Общая характеристика семенных растений. Глава vii семенные растения Класс Гнетовые - Gnetopsida

Голосеменные (главным образом хвойные; кроме того, тиссовые, саговниковые, гинкговые и др.). Семена не спрятаны в завязи. Плоды не образуются. Обычно образуют шишки, на которых появляются споры. Процесс созревания семян очень длителен (у сосны обыкновенной семена в шишках созревает 3 года). Проводящие ткани примитивные. Среди жизненных форм представлены только деревья и кустарники (травы отсутствуют).

Покрытосеменные или цветковые растения размножаются семенами, которые располагаются в плодах. Ткани высоко дифференцированы.

4. Ткани покрытосеменных растений можно разделить на 4 типа: образовательные, покровные, основные и проводящие.

К образовательным тканям относятся камбий и меристемы.

Основной тип покровной ткани – эпидерма – это тонкая покровная ткань, состоящая из одного слоя клеток. Её основная функция – защита растения от высыхания и проникновения микроорганизмов. Эпидерма снабжена устьицами (специальные образования, регулирующие газообмен и испарение воды листьями (транспирацию)).

К структурным тканям относятся паренхима, колленхима и склеренхима. Клетки паренхимы заполняют основное пространство, и составляют основную массу стеблей и корней. Колленхиму составляют вытянутые в направлении длинной оси органа клетки, в которых содержится большое количество целлюлозы. Эта ткань играет важную роль, обеспечивая органам дополнительную опору; при этом клетки колленхимы, оставаясь живыми , способны растягиваться, не мешая расти другим клеткам. Склеренхима находится, в основном, в коре, сердцевине и плодах. Её мёртвые клетки окружены лигнином – веществом с повышенной прочностью на растяжение и изгиб.

Ксилема и флоэма являются основными типами проводящих тканей. Ксилема (древесина) состоит из мёртвых и живых клеток, выполняет опорную и проводящую функцию – по ней движутся вверх по растению вода и минеральные соли. Из ксилемы формируются древесинные волокна, придающие дополнительную прочность. Флоэма (луб) образована живыми клетками, проводит органические вещества из мест их синтеза.

5. Органы растений

Из тканей слагаются органы растений. У покрытосеменных выделяют вегетативные (корень, стебель, лист) и генеративные (цветок) органы. Вегетативные органы выполняют основные функции питания и взаимодействия со средой обитания. Цветок – орган полового размножения растений.

Корень – осевой вегетативный орган, обладающий неограниченным верхушечным ростом, положительным геотропизмом и имеющий радиальное строение. Совокупность всех корней растения составляет его корневую систему.Главный корень– развивается из зародышевого корешка.Придаточный корень – формируется на стебле или старых корнях.Боковой корень – развивается на других корнях (главных, боковых, придаточных).

Различают два основных типа корневых систем – стержневую (имеет хорошо развитый главный корень, от которого отходят ветвящиеся боковые корни) и мочковатую (отсутствует главный корень или он не выделяется среди многочисленных придаточных корней).

Строение корня:

1. Корневой чехлик;

2. Зона деления и роста;

3. Зона корневых волосков, зона всасывания;

4. Зона проведения.

Основные функции корня:

1. Укрепление растения в почве и удерживание его в вертикальном положении;

2. Поглощение воды и минеральных веществ из почвы.

3. Вегетативное размножение (малина, вишня, слива и др.);

4. Накопление питательных веществ в главном корне с образованием корнеплодов (репа, морковь, свекла) и в придаточных корнях с образованием корневых клубней (георгин, топинамбур);

5. Симбиоз с грибами (микориза) и клубеньковыми бактериями (осуществляют азотфиксацию у бобовых растений).

Стебель – осевой радиальный орган, обладающий верхушечным ростом, несет листья и почки. Служит связующим звеном между корнями и листьями. Рост стебля осуществляется за счет деления верхушечных клеток. Формы стебля: прямостоячие, ползучими, вьющиеся, цепляющиеся. По структуре различают травянистые и деревянистые стебли.

Стебель с листьями и почками, образующийся в течение одного лета, называется побегом . Участок стебля, где возникает лист или почка, называют узлом, а отрезок стебля между двумя узлами – междоузлием.

В месте сочленения листа со стеблем обычно формируется почка , называемая пазушной в отличие от верхушечной почки на верхушке стебля. Верхушечные почки продолжают рост главного стебля; пазушные – дают начало ветвям.

На поперечном срезе древесного стебля можно выделить: кору, луб, камбий, древесину и сердцевину. Кора, луб (лубяные волокна и ситовидные трубки) расположены снаружи от камбия. Под камбием – сосуды древесины и сердцевина. В процессе роста вовнутрь камбий образует хорошо различимые слои древесины – годичные кольца.

Основные функции стебля:

1. Опорная – стебель обеспечивает наиболее благоприятное расположение листьев для фотосинтеза, цветов для опыления;

2. Проводящая – по стеблю осуществляется двустороннее передвижение веществ: от коней к листьям, от листьев к другим органа растений;

3. Накопление питательных веществ и воды (корневища, клубни, луковицы);

4. Вегетативное размножение.

Лист – боковой вегетативный орган стебля, представляющий собой специализированный орган питания.Лист состоит из черешка, которым прикрепляется к стеблю, и листовой пластинки.

Листовые пластинки пронизаны жилками – системами проводящих пучков, которые связывают лист в единое целое, служат опорой мякоти листа и соединяют его со стеблем. Порядок расположения жилок в листовой пластинке называют жилкование (параллельное и сетчатое) листа. Различают листья простые, имеющие одну листовую пластинку, опадающие осенью целиком, и сложные. У сложных листьев имеется несколько листовых пластинок – листочков, прикрепляющихся к основному черешку при помощи собственных черешков.

Основную часть листа составляет фотосинтезирующая ткань (паренхима двух типов: столбчатая и губчатая), клетки которой плотно прилегают друг к другу и содержат большое количество мелких хлоропластов. В толще паренхимы проходят жилки, содержащие ксилему и флоэму. Сверху и снизу паренхима листа покрыта эпидермой с кутикулой. Кутикула может иметь восковой покров или нести специальные железы и волоски.

Основные функции листьев:

1. Фотосинтез;

2. Испарение воды (транспирация);

3. Газообмен.

4. Запас питательных веществ и воды (листья столетника, агавы).

Цветок – это видоизмененный укороченный побег. На разных стадиях своего развития он выполняет разнообразные функции:

Образование женских и мужских половых клеток – гамет;

Опыление;

Оплодотворение;

Формирование зародыша;

Образование семян и плода.

Несмотря на большое разнообразие цветков, они имеют общий план строения. Часть стебля, несущая цветок, образует цветоножку . Верхняя расширенная часть цветоножки называетсяцветоложем . На нем располагаютсяоколоцветник ,тычинки ипестик . Околоцветник включает чашечку и венчик. К центру от венчика на цветоложе находятся тычинки. Тычинка состоит из тычиночной нити и пыльника, где образуются пыльцевые зерна с мужскими гаметами внутри. В самом центре цветка располагается один или несколько пестиков. Пестик состоит из рыльца, столбика и завязи. Завязь самая важная часть пестика – в ней образуются женские половые клетки, и формируется зародыш. Цветки собраны в соцветия, которые привлекают насекомых.

Опылением называют перенос пыльцы с тычинок на рыльце пестика. Попав на рыльце пестика, пыльца прорастает. После оплодотворения из семязачатка образуется семя, а из завязи цветка – плод. Сформировавшееся семя состоит из зародыша и запасных питательных веществ, окруженных защитной семенной кожурой.

Главное отличие голосеменных от ранее изученных растений - наличие семян и редукция гаметофита. Образование половых клеток, оплодотворение и созревание семян происходят на взрослом растении - спорофите. Семя лучше переносит неблагоприятные условия, способствует распространению растения.

Рассмотрим особенности размножения голосеменных растений на примере сосны (рис. 76). Весной, в конце мая, у сосны в светло-зеленых мужских шишках образуется пыльца - мужской гаметофит, содержащий половые клетки - два спермия. Сосна начинает «пылить», облака пыльцы разносятся ветром. На верхушках побегов развиваются женские красноватые шишечки, состоящие из чешуек. На них располагаются открыто (голо) по две семяпочки, отсюда и название - голосеменные. В семяпочках созревает по две яйцеклетки. Пыльца попадает непосредственно на семяпочки и прорастает внутрь. После этого чешуйки плотно смыкаются и склеиваются между собой смолой. После оплодотворения формируется семя. Семена сосны созревают через 1,5 года после опыления. Они становятся бурыми, чешуйки раздвигаются, зрелые семена с крылышками высыпаются и разносятся ветром.

Рис. 76. Цикл развития хвойных (сосны): 1 - мужская шишка; 2 - микроспорофилл с микроспорангием; 3 - пыльца; 4 - женская шишка; 5 - мегаспоро-филл; 6 - чешуйка с двумя семязачатками; 7 - чешуя с двумя семенами в шишке третьего года; 8 - проросток

Класс хвойные содержит около 560 современных видов растений. Все хвойные - это деревья и кустарники. Трав среди них нет. Это сосны, пихты, ели, лиственницы, можжевельник. Они образуют хвойные и смешанные леса, которые занимают огромные пространства. Свое название эти растения получили из-за своеобразных листьев - хвои. Обычно они игольчатые, покрытые слоем кутикулы, их устьица погружены в мякоть листа, что снижает испарение воды. Многие деревья относятся к вечнозеленым растениям. Среди хвойных наших лесов известны и широко распространены различные виды сосен - сосна обыкновенная, сосна сибирская (кедр) и др. Это высокие мощные деревья (до 50-70 м) с хорошо развитой, глубоко уходящей корневой системой и округлой кроной, расположенной у взрослых растений на верхушках. Хвоинки располагаются у разных видов по 2, 3, 5 штук в пучке.

На территории России встречается девять видов ели - ель обыкновенная (европейская), сибирская, канадская (голубая) и др. В отличие от сосны крона елей пирамидальная, а корневая система - поверхностная. Хвоинки располагаются по одной.

Древесина сосны и ели - хороший строительный материал, из нее получают смолу, скипидар, канифоль, деготь. Семена и хвоя служат кормом для птиц и зверей. В них содержится большое количество витамина С. Семена кедра- кедровые орешки местное население собирает и использует в пищу.

Большое значение имеет и пихта сибирская, произрастающая в России. Ее древесина идет на изготовление музыкальных инструментов.

В отличие от вечнозеленых сосен и елей лиственницы - деревья листопадные. Хвоя у них мягкая, плоская. Наиболее распространены лиственницы сибирская и даурская. Древесина у них прочная, долговечная, хорошо противостоит гниению. Она используется в кораблестроении, для изготовления паркета, мебели, получения скипидара и канифоли. Разводят ее и в парках как декоративное растение.

К хвойным также относятся кипарис, туя, можжевельник. Можжевельник обыкновенный - вечнозеленый кустарник, встречается почти повсеместно. Шишки его ягодообразные, сочные, мелкие, их используют в медицине и в пищу.

Одно из самых высоких (до 135 м) деревьев планеты - секвойя, или мамонтово дерево. По высоте оно уступает лишь эвкалипту.

Более древними голосеменными являются представители другого класса - саговники. Своего расцвета они достигли в каменноугольном периоде. Они встречаются во всех частях света, кроме Европы, и внешне напоминают пальму. Другим представителем реликтовых голосеменных является гинкго. Эти деревья сохранились лишь в Японии, Корее и Китае.

Покрытосеменные растения. Покрытосеменные, или цветковые, растения появились относительно недавно, примерно 150 млн лет назад, но быстро распространились и завоевали всю нашу 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.

Главная особенность этих растений в том, что семяпочка у них защищена от неблагоприятных воздействий и располагается в завязи пестика. Отсюда и их название - покрытосеменные растения. Покрытосеменные 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, водяная лилия. 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 (таб. 5).

Двудольные растения - более многочисленный класс, в него входят более 175 тыс. видов, объединенных в 350 семейств. Отличительные признаки класса: корневая система обычно стержневая, но у травянистых форм может быть и мочковатой; наличие камбия и дифференцированность коры, древесины и сердцевины в стебле; листья простые и сложные с сетчатым и дуговым жилкованием, черешковые и сидячие; цветки четырех- и пятичленные; зародыш семени имеет две семядоли. К двудольным относится большинство хорошо известных растений. Это все деревья: дуб, ясень, клен, береза, ива, осина и т. д.; кустарники: боярышник, смородина, барбарис, бузина, сирень, лещина, крушина и т. д., а также многочисленные травянистые растения: василек, лютик, фиалка, лебеда, редис, свекла, морковь, горох и др.

Высшие растения - это такие виды растений, которые вышли на сушу и приспособились к своей новой среде обитания. Их насчитывается более 300 тысяч видов. Высшие растения отличаются наличием вегетативных органов, таких как корень и побег, и имеют одинаковые фотосинтетические пигменты: хлорофил и каротиноиды.

Высшие растения в своем большинстве имеют сложную транспортную систему веществ, могут регулировать с помощью листьев. Клетки высших растений образуют ткани. Спорофит преобладает в жизненном цикле (кроме мохообразных).

Гаметофит постпенно редуцируется на несколько клеток. Органы полового и многоклеточны. Оплодотворение с усложнением видов перестает зависеть от воды. Зигота дает начало многоклеточному зародышу.

Высшие наземные растения составляют основную часть биомассы Земли - около 90%.

Систематика высших растений

К высшим растениям относятся высшие споровые и высшие семенные растения.

Высшие споровые: риниеобразные (исключительно ископаемые), псилотообразные (сохранилось около 20 видов), мохообразные (23-27 тысяч видов), плаунообразные (около 1300 видов), хвощеобразные (около 30 видов), папоротникообразные (порядка 12000 видов).

Высшие растения, которые размножаются спорами, ботаники объединяют общим названием - высшие споровые. К ним относятся как ныне существующие, так и вымершие виды. Тело высших споровых делится на надземную и подземную части, развиты вегетативные органы. состоит из чередования поколений: спорофита и гаметофита. Спорофит хорошо развит, живет продолжительное время (исключение составляют мохообразные). На нем развиваются многоклеточные спорангии, из которых после мейоза образуются недвижимые гаплоидные споры. Они одноклеточные, маленьких размеров, распространяются преимущественно ветром и прорастают в гаметофит.

Оплодотворение высших споровых происходит лишь при наличии воды. По размножения различают двуполые растения (у которых есть и мужские, и женские клетки) и однополые (имеются или мужские, или женские клетки).

Споры могут быть разными и одинаковыми по размеру. Высшие споровые растения, которые имеют одинаковые споры, называют равноспоровыми, а те, у которых споры разные - разноспоровыми. В зависимости от размеров различают микроспоры (маленькие по размеру) и мегаспоры (большие).

Считается, что семенные растения произошли непосредственно от споровых, в частности от папоротников.

Высшие семенные растения: пинофиты (голосеменные) - порядка 800 видов, магнолиофиты (покрытосеменные) - 300 тысяч видов.

Высшие семенные растения достигли своего расцвета в когда климат стал более засушливым и холодным, появилась смена сезонов. В настоящее время наиболее распространены покрытосеменные виды.

Семенные растения имеют ряд преимуществ перед высшими споровыми. Они состоят из одинаковых органов: корня, побега, семени. Ствол значительно крепче, чем у споровых, так как на нем разрастаются клетки древесины. При это основная часть клеток древесины - мертвая.

Семенные растения являются исключительно разноспоровыми. Гаметофит развивается на спорофите и питается за его счет.

Размножение происходит с помощью семян, которые представляют собой многоклеточные сформированные зародыши, которые включают в себя запас питательных веществ. Оплодотворению высших семенных предшествует опыление - перенесение пыльцевых зерен в семенные зачатки с яйцеклеткой. Опыление осуществляется с помощью ветра, воды, животных, насекомых. Оплодотворение перестает зависеть только от воды, как у высших споровых. Оно происходит благодаря вегетативной клетке пыльцы, которая прорастает в пыльцевую трубку.

Можно разделить на две группы: низшие, и высшие, или листостеблевые растения. Такое разделение предложил английский ботаник Р. Броун в 1827 году. До средины ХХ ст. низшими растениями считались бактерии, водоросли, слизневики, грибы и лишайники. Согласно современной систематике бактерии, грибы и грибоподобные организмы выделены в самостоятельные царства, а к низшим растениям относят водоросли. Их вегетативное тело (слоевище, или таллом) не дифференцировано на органы и не имеет сложного строения тканей. У примитивных форм всё тело состоит из одной клетки. У высших растений тело дифференцировано на вегетативные и генеративные органы и имеет тканевое строение. К ним относятся мохообразные, плаунообразные, хвощеобразные, папоротникообразные, голосеменные и покрытосеменные (цветковые).

Замечание 1

К семенным растениям относятся два отдела:

• Голосеменные - размножаются семенами, но плодов не образуют;
• Покрытосеменные, или Цветковые - имеют цветок и семена, закрытые околоплодником (плод).

Семенные растения в ходе эволюции приобрели ряд адаптационных особенностей в развитии, которые позволили им занять господствующее положение в царстве растений:

• внутреннее оплодотворение ,
• развитие зародыша внутри семенного зачатка,
• наличие семени.

Появление высших семенных растений - это новый этап в эволюционном развитии растительного мира. Организм расте6ий смог выработать много разнообразных свойств и приспособлений к жизни в разнообразных условиях суши. Покрытосеменные растения достигли наибольшего развития и лучше всего приспособились к наземному образу жизни.

В процессе длительной эволюции у растений сформировались специальные вегетативные органы: корень, изменённые и приспособленные к наземной среде органы размножения. Увеличилась поверхность соприкасания с внешней средой благодаря большему ветвлению надземных и подземных органов. Усложнилось анатомическое строение, формируются ткани. Развивается покровная ткань, защищающая растение от лишнего испарения. В результате необходимости подачи воды и минеральных солей к надземным органам и обратного оттока органических веществ из листьев в другие органы растений сформировалась проводящая ткань. А с увеличением фотосинтезирующих органов (листьев) больше стал объём ассимиляционная ткань. Формируются так же запасающая, механические и другие ткани.

В процессе эволюции половой процесс усложнился, потому образовались многоклеточные половые органы, защищающие яйцеклетку от высыхания.

Семя стало одним из важнейших приобретений в эволюции растений.

Развитие семенных растений в процессе эволюции шло путём всё большей редукции гаметофита.

Отличительные признаки семенных растений

Семенные растения в сравнении со споровыми представляют более высоко организованы, поскольку главным элементом для распространения определённого вида является качественно новое образование - семя.

Замечание 2

Главным преимуществом семенных растений перед споровыми, которое возникло в процессе эволюции, - независимость оплодотворения от наличия воды. Благодаря этому семенные растения получили возможность распространяться по земной поверхности и стали господствующей прогрессивной группой растений.

Большим прогрессом стало то, что споры одноклеточные, а семена - многоклеточные и содержат уже сформированный зародыш и запас питательных веществ для его развития.

У семенных растений происходит дальнейшее развитие и ещё большее доминирование в цикле развития спорофита и редукция гаметофита, полностью зависящего от спорофита.

Внешний вид, строение и биологические особенности высших семенных растений очень разнообразны.

Для высших семенных растений характерным есть чёткое чередование в жизненном цикле двух поколений: полового (гаметофита) и бесполого (спорофита). Замечание Спорофит у высших растений постепенно занял доминирующее состояние над гаметофитом.

Подвижные, со жгутиками сперматозооны у более совершенных семенных растений превратились на спермии без жгутиков и потерли способность к самостоятельному движению. И если у более древних наземных споровых растений процесс оплодотворения зависит от воды, то у более высокоорганизованных голо- и покрытосеменных половое размножение уже полностью независимо от её наличия.

Все семенные относятся к разноспоровым растениям, а их крайне редуцированный гаметофит размещён внутри мегаспоры.

СЕМЕННЫЕ РАСТЕНИЯ, традиционно выделяемый отдел высших растений, образующих семена (Spermatophyta), включающий большинство деревьев, кустов и трав. У семенных растений имеется стебель, листья, корни и хорошо развитая сосудистая система.… … Научно-технический энциклопедический словарь

Группа растений Растение с самыми … Википедия

Высшие растения, образующие семена. Делятся на голосеменные (более древние) и покрытосеменные (цветковые) растения. Играют важнейшую роль в создании растительного покрова Земли и в хозяйственной деятельности человека. * * * СЕМЕННЫЕ РАСТЕНИЯ… … Энциклопедический словарь

Сперматофиты (Spermatophyta), высшие (сосудистые) растения, образующие семена. К С. р. относятся Голосеменные (включая многие ископаемые группы семенные папоротники, беннетиты, кордаитовые и др.) и покрытосеменные, или Цветковые растения … Большая советская энциклопедия

- (Spermatophyta) представляют высший тип растительного царства. Отличительное свойство их состоит в том, что они образуют, как продукт размножения, семена, т. е. тела сложного строения, заключающие в себе многоклетный зародыш. В противоположность… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

семенные растения - высшие растения, размножающиеся с помощью семян. Включают голосеменные и покрытосеменные растения … Анатомия и морфология растений

СЕМЕННЫЕ РАСТЕНИЯ - высшие растения, размножающиеся с помощью семян. Сюда относятся голосеменные и покрытосеменные … Словарь ботанических терминов

Высш. р ния, образующие семена. Делятся на голосеменные (более древние) и покрытосеменные (цветковые) р ния. Играют важнейшую роль в создании растит. покрова Земли и в хоз. деятельности человека … Естествознание. Энциклопедический словарь

Многоо … Википедия

- (Sporophyta) обширная гр. растений от бактерий, водорослей и грибов до папоротников включительно, которые размножаются спорами, а не семе. нами, как семенные растения. Среди Р. с, различают низшие и высшие растения; не составляют особой… … Геологическая энциклопедия

Книги

• Палеоботаника. Высшие растения , А. Л. Юрина , О. А. Орлова , Ю. И. Ростовцева , В учебном пособии изложены основные сведения о морфологическом и анатомическом строении ископаемых высших растений, их геологическом и географическом распространении. Рассмотрены основные… Категория: Учебники для ВУЗов Издатель: Издательство МГУ , Производитель: Издательство МГУ ,
• Атлас лекарственных растений , Я. Мацку , Книга состоит из общей и специальной частей. В общую часть входят некоторые основные понятия, краткий морфологический словарь, техника сбора лекарственных растений, техника разведения… Категория: