Широкому распространению покрытосеменных на земле способствовало

Обновлено: 04.07.2024

Несмотря на богатое разнообразие форм голосеменных растений и их широкое распространение по всей Земле, расцвет их резко обрывается к середине меловой эпохи.

Резкий переход от господства голосеменных к господству покрытосеменных заставляет предполагать наличие каких-то резких изменений в условиях существования растений, охвативших всю планету. Профессор М. И. Голенкин высказал предположение, что в меловую эпоху происходили какие-то изменения на Земле, которые привели к тому, что облака, окутывавшие до этого Землю, рассеялись и солнечные лучи стали непосредственно падать на листья растений.

Древние типы голосеменных и папоротникообразных растений, приспособленных к обитанию в условиях влажного климата и большой облачности, оказались в неблагоприятных условиях, не могли перестроиться и начали вымирать. Вместе с ними начали вымирать и гиганты-пресмыкающиеся, узко специализировавшиеся в своём питании голосеменными растениями. Молодой же тип цветковых растений мог приспособиться к новым условиям и быстро завоевал сушу.

Второе — у них имеется цветок. Важнейшими органами цвет, ка являются пестик и тычинки; их обычно прикрывает венчик из ярко окрашенных лепестков и чашечка из зелёных чашелистиков.

Цветки очень разнообразны: тычинки и пестики могут находиться в разных цветках (мужские и женские цветки) или же в одном цветке (обоеполый цветок). Покровы цветка могут быть представлены и венчиком и чашечкой или же одним из них. Есть цветки с одним и многими пестиками и т. д.

Пестик особенно характерен для цветковых растений; такого органа нет у других групп растений. Он состоит из завязи, столбика и рыльца. В завязи развиваются семяпочки. В семяпочке возникает, зародышевый мешок, существенными частями которого являются женская половая клетка — яйцеклетка — и центральная клетка мешка.

Тычинка состоит из тычиночной нити и пыльника. В пыльнике развиваются пылинки. В пылинке возникают мужские половые клетки — спермин. Пылинка попадает на рыльце пестика и прорастает, давая пыльцевую трубочку, которая растёт в тканях пестика и достигает семяпочки. Из пыльцевой трубочки выскальзывают в полость зародышевого мешка два спермия. Один из них оплодотворяет яйцеклетку, и после этого начинается развитие зародыша. Другой же спермий сливается с центральной клеткой зародышевого мешка, и это вызывает развитие питающей зародыш ткани — эндосперма.

Следовательно, у покрытосеменных имеют место два одновременных оплодотворения, необходимых для развития зародыша и образования пищи для него.

После оплодотворения из семяпочки формируется семя, а из стенки завязи возникает околоплодник. В целом же из пестика формируется плод.

Описанные нами картины строения пестика, протекающих в нем процессов двойного оплодотворения и образования из пестика плода явились новыми и наиболее крупными изменениями на данном этапе развития растительного мира.

Решение вопроса о предках цветковых растений усложняется тем обстоятельством, что мы, вернее всего, еще не знаем наиболее древних их представителей. Появление среди ископаемых растений меловой эпохи сразу в большом количестве представителей цветковых из разных семейств и родов отнюдь не говорит о том, что в это время и появились на Земле цветковые растения. Наоборот, это говорит о том, что они зародились много раньше: в середине или же даже в начале мезозоя. Место зарождения их ряд учёных относит к тропическому поясу на одном из погрузившихся затем в океан материков. Одни исследователи считают таким материком Пацифиду, погребённую водами Тихого океана, другие — Атлантиду и т. д. Если это так, то понятно, почему среди ископаемых мезозоя не встречается цветковых растений. Первичные цветковые растения прошли свою историю на одном из потонувших затем материков, и следы их, естественно, скрыты от нас водами океана. Но перед гибелью данной суши различные формы цветковых растений успели переселиться на существующие и сейчас материки и там продолжать своё развитие. Это предположение и объясняет многообразие цветковых, сразу появившихся в меловую эпоху. Из цветковых, живших в меловую эпоху, наиболее древним типом по строению своего цветка и древесины, близкой к древесине голосеменных, будут магнолии, тюльпанное дерево и др. Они отнесены к порядку многоплодниковых (или лютикоцветных), и с них большинство современных систематиков (в СССР это общепринятая точка зрения) начинает родословную цветковых растений. Признание многоплодниковых за наиболее древний тип среди известных нам цветковых растений даёт некоторые основания увязывать его происхождение от саговниковых или близких к ним беннетитов, т. е. считать эти голосеменные предками цветковых растений.

Появление на арене жизни цветковых растений и победа их в борьбе за существование в корне изменили облик растительного покрова Земли и, можно сказать, революционизировали всю органическую природу. Мрачные, однотонные и однообразные леса из голосеменных и папоротникообразных сменились разнообразными по форме и по яркой окраске своих цветов и плодов покрытосеменными растениями.

Приспособляясь ко всё более и более изменяющимся условиям среды, цветковые растения прошли длительный путь развития от деревьев и кустарников до травянистых многолетних и однолетних растений. Среди них оказались формы, которые выработали приспособления к жизни в водной среде: не только в пресноводных реках и озёрах, но и в солёных морях. Такой приспособительной гибкостью совершенно не обладали голосеменные растения, среди которых нет и не было ни одной травянистой формы и ни одного водного растения.

Цветковые растения создали новую, несравненно лучшую и разнообразную кормовую базу для животных. Нет никаких сомнений в том, что в бурном развитии млекопитающих с начала третичной эпохи очень важную роль сыграли цветковые растения. В истории птиц и особенно насекомых роль цветковых растений также очевидна. Вместе с тем и роль животных в дальнейшем развитии цветковых растений была чрезвычайно важной. Известно, как многообразны приспособления у растений для перекрёстного опыления при помощи насекомых (а у тропических растений и при помощи птиц и даже летучих мышей), для расселения плодов и семян при помощи птиц и млекопитающих.

История многих животных была связана с приспособлением их к лучшему питанию растениями. Можно определённо утверждать, что целые группы животных, как, например, плодоядные и семеноядные обезьяны, могли возникнуть и развиваться дальше лишь в окружении цветковых растений. Следовательно, и в возникновении человека цветковые растения сыграли определённую роль.

Первые этапы господства цветковых растений проходили в условиях более или менее равномерного, повсеместно тёплого климата. Даже в полярных зонах, где находятся современные Гренландия и Шпицберген, был влажный и теплый климат, и там росли родичи современных субтропических растений — магнолия, лавр, хурма, каштан и др. На территории нынешней Франции росли пальмы, магнолии, эвкалипты и даже такие тропические формы, как хлебное дерево, панданусы и др. Преобладание было за деревьями. Вечнозелёные леса из широколиственных гигантских деревьев, увитых лианами, и с небольшим числом травянистых растений (злаков и осок) были обычной картиной в растительном покрове Земли того времени.

В этих лесах сохранялись еще немногочисленные остатки древних голосеменных: саговники, гинкго, араукарии, секвойи, приспособившиеся к новым условиям. Начали появляться и новые голосеменные — сосновые, гораздо более светолюбивые, чем их предки. К середине третичной эпохи Северная Европа была покрыта сосновыми борами. На заболоченных местах широко распространился болотный кипарис (таксодиум). Все эти мощные лесные массивы оставили о себе память в виде залежей бурого угля.

Хвойные растения, как известно, сохранились до наших дней и играют важную роль в современном растительном покрове умеренных зон. Они образуют в этих зонах огромные массивы лесов. В СССР хвойные леса из сосны, ели, лиственницы и других пород занимают значительно большую площадь, чем лиственные леса.

Во второй половине третичной эпохи начинается похолодание. Климат Земли начинает принимать черты, свойственные климату нашего времени. Постепенно определяются климатические зоны: жаркие — тропическая и субтропическая, — умеренная и холодная. Понижение температуры к концу третичной и началу четвертичной (современной нам) эпох приводит к образованию мощных скоплений льда в зонах, прилегающих к Северному и Южному полюсам: в Европе, Сибири, Северной Америке — в Северном полушарии, в Новой Зеландии, Тасмании — в Южном.

Понятно, какие огромные изменения должно было внести похолодание в растительный покров Земли и какой резкий отпечаток наложить на дальнейшее развитие растительного мира.

Уже первые этапы похолодания ознаменовались массовым вымиранием наиболее теплолюбивых форм. Из состава третичных лесов Европы выбывают пальмы, магнолии, лавры, гинкго и многие др. упоминавшиеся нами представители лесной раннетретичной флоры. Леса умеренной зоны формируются из граба, бука, тополя, дуба, ольхи, берёзы, сосны и других родов, обычных и теперь

для лесов этой зоны. Теплолюбивые же формы сохраняются вплоть до наших дней как представители тропической и субтропической флор. В массе начинают появляться более приспособленные к перенесению холодных условий кустарниковые и полукустарниковые формы древесных растений.

Дальнейшее похолодание, особенно связанное с оледенением, вызвало направленное образование травянистых форм, у которых почки для развития новых побегов сосредоточивались в зоне корневой шейки под прикрытием почвы, а надземная травянистая часть на зиму отмирала. Следующим этапом в приспособительных изменениях цветковых растений явились однолетние травянистые формы. У них весь цикл развития укладывается в рамки одного теплого периода года (или, как говорят, одного вегетационного периода). Растение начинает развиваться из семени весной и до наступления холодного периода успевает принести семена. Растение само отмирает, но продление рода обеспечено семенами, хорошо приспособленными для перенесения низких температур и других неблагоприятных условий (например, высыхания).

Кроме изменений температурного режима на Земле, вызвавших соответственные изменения в распределении растительности, шло изменение и режима влажности, что, в свою очередь, сопровождалось соответственными изменениями у растений. На Земле определились с большей резкостью, чем в прошлые эпохи, зоны повышенной влажности, повышенной сухости и многие промежуточные между ними.

Для зон повышенной сухости опять-таки наиболее приспособленной формой являлись многолетние травянистые растения. Так, например, в засушливых зонах сформировалась степная растительность, целиком состоящая из травянистых растений.

Человек появился во время широкого распространения: на Земле цветковых растений. Эти растения дали ему пищу, одежду, жилище, лекарства и многое другое, что необходимо для жизни. Овладение тем или иным полезным свойством растительного организма знаменовало собой шаг вперёд в развитии культуры человека. Человек с первых дней своего существования широко использовал растительный мир. Известно, что теперь люди пользуются в том или ином отношении 23 тысячами видов растений, и из них 20 тысяч, т. е. подавляющее большинство, приходится на цветковые растения (всего же в настоящее, время описано свыше 150 тысяч видов цветковых).

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Миллионы лет тому назад в конце юрского периода мезозойской эры появились первые цветковые растения. Они произошли от группы вымерших водорослей, которая дала начало и семенным папоротникам. Таким образом, голосеменные и покрытосеменные растения - параллельные ветви эволюции, имеющие общего предка, но затем развивающегося независимо друг от друга. Уже к середине мелового периода, который характеризовался возрастающим иссушением климата, они завоевали сушу. Расцвет их был определен рядом структурно-физиологических особенностей: способностью переносить яркое освещение и сухость воздуха, высокой приспособленностью и выносливостью к различным климатическим и почвенным условиям, в том числе и к засоленности почв.

Покрытосеменные (цветковые)

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

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

Цветок

- орган семенного размножения растений. В нем происходят процессы опыления и оплодотворения. Опыление осуществляется не только с помошью ветра, как у голосеменных, но и насекомыми. Отличается процесс оплодотворения. У цветковых появилось двойное оплодотворение, в результате которого в семени образуется диплоидный зародыш и триплоидный эндосперм. Семена, в отличии от голосеменных, расположены не открыто, а внутри завязи. Из завязи развивается плод, и семена оказываются скрытыми внутри плода, т.е. защищенными (покрытыми). Далее из зародыша семени развивается спорофит - взрослое растение. Гаплоидный гаметофит развивается на спорофите.

Все виды цветковых объединены в 2 класса: двудольных и однодольных. Покрытосеменные наиболее приспособлены к жизни в различных условиях нашей планеты. Они различаются по внешнему и внутреннему строению, продолжительности жизни и др. Среди них много культурных растений, необходимых в жизни человека (овощные, злаковые, масличные, плодово-ягодные, декоративные, лекарственные и др.). Многие являются сырьем для промышленности (лен, хлопчатник, сахарная свекла и многие другие). Широко используются и дикорастущие растения как кормовая база для животноводства и в других отраслях народного хозяйства.

Обилие покрытосеменных характерно для тропиков (около 120 000 видов). Разнообразный видовой состав цветковых характерен для субтропических, умеренных и холодных широт (около 22000 видов). Поэтому покрытосеменные занимают господствующее положение в растительном мире.

Выводы:

1. Только покрытосеменные имеют цветок, из которого образуется плод с семенами. Плод покрывает семена, защищая их от неблагоприятных условий. Вот почему эту группу растений называют покрытосеменными.

2. Для покрытосеменных характерно наличие хорошо развитых органов: корня и побега (стебля, листьев); разнообразие этих органов по строению и выполняемым функциям.

3. Для покрытосеменных характерна хорошо развитая проводящая система, обеспечивающая быстрое передвидение веществ в растении.

4. Для покрытосеменных характерно не только семенное размножение, но и вегетативное, что способствует их широкому распространению по земному шару.

В мезозое появились покрытосеменные растения, птицы и млекопитающие.

В связи с этим можно отметить следующие основные ароморфозы:

в царстве растений — возникновение цветка, двойного оплодотворения и семян, заключенных в плод;

в царстве животных — формирование четырехкамерного сердца, обретение теплокровности, кормление детенышей молоком, дифференцировка зубов и др.

Вопрос 2. Какие частные приспособления (идиоадаптации) обеспечили заселение древними пресмыкающимися различных сред обитания?

Заселению древними пресмыкающимися различных сред обитания способствовали различные идиоадаптации, возникшие как частные приспособления к условиям окружающей среды.

Среди древних пресмыкающихся, обитавших в наземно-воздушной среде, наиболее значимыми следует признать идиоадаптации, связанные с активным образом жизни, — хорошо развитые свободные конечности, у многих особенно задние (тиранозавр), позволяющие им быстро перемещаться в пространстве. Для растительноядных пресмыкающихся особенно важны были приспособления, связанные с пассивной защитой от врагов, — гигантские размеры (диплодок, бронтозавр, брахиозавр и др.), всевозможные костные панцири, щитки и шипы (черепахи, стегозавр и др.).

Весьма разнообразны были морские ящеры. Наиболее известны среди них ихтиозавры, похожие по строению тела на акул и дельфинов, и плезиозавры — животные с широким туловищем, длинными ластами и змеевидной шеей. Такие особенности строения помогали им жить и охотиться в водной среде.

Среди древних пресмыкающихся были и летающие ящеры. Встречались как крохи, размером с воробья, так и гиганты с размахом крыльев до 15 м. Превращение свободных конечностей в крылья позволило этим животным освоить воздушную среду обитания.

Вопрос 3. Что способствовало быстрому распространению покрытосеменных?

Быстрому распространению покрытосеменных растений способствовала их эволюционная пластичность — способность быстро адаптироваться к условиям окружающей среды. Большую роль сыграла тесная эволюционная связь с насекомыми-опылителями. Важнейшими ароморфозами покрытосеменных являются: происхождение цветка, редукция гаметофита, возникновение двойного оплодотворения и появление семян, заключенных в плод.

Отдел покрытосеменные (цветковые) самый многочисленный, он включает 235-250 тысяч видов. Его представители обитают по всему миру: от холодной тундры до жарких тропиков, отдельные виды освоили пресные и морские водоемы.

Покрытосеменные составляют большую часть массы растительного сообщества, являются звеном в цепи питания (продуцентами) - важнейшими производителями органических веществ на суше, как водоросли - в морях и океанах.

Цветок - генеративный орган покрытосеменных (цветковых), высшая ступень полового размножения. Цветок характерен только для покрытосеменных растений, ни один из других отделов подобным генеративным органом не обладает. По своему строению цветок это видоизмененный обоеполый стробил, гомологичный стробилам голосеменных.

В отличие от голосеменных, у которых семязачатки лежат открыто на семенных чешуях, у цветковых семязачаток находится в замкнутом вместилище - завязи, сформированной из плодолистика (-ов).

Двойное оплодотворение, открытое Навашиным Сергеем Гавриловичем, уникальное явление, характерное только для цветковых. Оно связано с тем, что в зародышевый мешок попадают два спермия, один из которых (n) сливается с центральной клеткой (2n), с образованием запасного питательного вещества - эндосперма (3n). Другой спермий (n) сливается с яйцеклеткой (n) с образованием зиготы (2n), из которой развивается зародыш.

У цветковых появляется плод - генеративный орган, служащий для защиты и распространения семян.

Ксилема - проводящая ткань, обеспечивающая восходящий ток воды и растворенных в ней минеральных солей, представлена не трахеидами, а сосудами. Во флоэме ситовидные элементы окружены клетками-спутницами.

У покрытосеменных мы не найдем антеридиев и архегониев: гаметофиты максимально редуцированы.

В процессе опыления покрытосеменных участвуют насекомые, летучие мыши, птицы. Также опыление может происходить с помощью воды или ветра.

Особенностью цветковых является способность образовывать многоярусные сообщества, более устойчивые и продуктивные.

Многоярусность растительного сообщества служит приспособлением к равномерному распределению света: светолюбивые растения занимают верхний ярус, а теневыносливые растения отлично чувствуют себя в тени светолюбивых :)

Классы покрытосеменных

Отдел покрытосеменные состоит из двух классов: однодольные и двудольные. К классу двудольных относятся семейства: крестоцветные, сложноцветные, розоцветные, бобовые (мотыльковые), пасленовые. Класс однодольные включает в себя семейства: злаковые, лилейные. Для каждого класса имеются характерные признаки.

В семядолях содержится запас питательных веществ. При надземном прорастании семядоли (зародышевые листья) могут выполнять функцию фотосинтеза.

Листья двудольных простые и сложные, для двудольных характерно перистое и пальчатое жилкование.

За счет камбия растения растут в толщину, возможен вторичный рост осевых органов (стебля и корня).

Корневая система чаще всего стержневого типа, с хорошо выраженным главным корнем, от которого отходят боковые корни. Главный корень развивается из зародышевого корешка.

Цветки пятичленные, реже встречаются четырехчленные. Хорошо обособлены чашечка и венчик.

Цветок с простым околоцветником. Цветки чаще трехчленные, четырехчленные. Никогда не бывают пятичленными.

Эндосперм семени

Эндосперм (от греч. endon - внутри + греч. sperma - семя) - запасное питательное вещество, у покрытосеменных триплоидный (3n).

Эндосперм в семени есть у подавляющего большинства однодольных (лука, ландыша, пшеницы) и двудольных (тмина, хурмы, фиалки). Отсутствует эндосперм в семенах тыквенных, крестоцветных (капусты), сложноцветных (подсолнечника), бобовых (гороха, фасоли), также у - березы, липы, дуба, клена, так как на ранней стадии развития растущий зародыш поглощает эндосперм.

Жизненный цикл

Из генеративных почек спорофита развиваются цветки. У взрослого растения спорофита (2n) в цветке в гнездах пыльников тычинок в ходе микроспорогенеза образуется пыльцевое зерно (n) - мужской гаметофит. В завязи пестика в семязачатке формируется женский гаметофит - зародышевый мешок, внутри которого находятся центральная клетка (2n) и яйцеклетка (n).

В результате опыления (насекомым, ветром, человеком) пыльца с тычинок переносится на рыльце пестика. Пыльцевое зерно состоит из вегетативной и генеративной клеток. Вегетативная клетка начинает растворять ткани пестика, образует пыльцевую трубку и прорастает до зародышевого мешка. Генеративная клетка делится, образуя два спермия (n), из которых один сливается с центральной клеткой (2n) с образование эндосперма (3n) - запасного питательного вещества. Другой спермий (n) сливается с яйцеклеткой (n), образуя зиготу (2n).

В дальнейшем из семязачатка формируется семя, а завязь превращается в околоплодник - образуется плод. Своим внешним видом плоды привлекают животных, и те их охотно поедают) Благодаря семенной кожуре семена не подвергаются расщеплению в желудочно-кишечном тракте человека и животных. Они выходят из ЖКТ в неизменном виде и остаются способны к прорастанию: так происходит расселение растений. Попав в благоприятные условия, они прорастают в спорофит (2n). Цикл замыкается.

Значение покрытосеменных

Покрытосеменным в жизни человека отведено важное место. Только подумайте - почти все культурные растения принадлежат к этому отделу! Цветковые имеют медицинское значение, из многих растений изготавливаются лекарства. Их древесина используется для изготовления бумаги, мебели, применяются в промышленности.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Читайте также: