Цветок плод семя егэ биология

в условии
в решении
в тексте к заданию
в атрибутах

Категория:

Атрибут:

Всего: 44    1–20 | 21–40 | 41–44

Добавить в вариант

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

Всего: 44    1–20 | 21–40 | 41–44

Цветок

Цветок – сложная система органов полового размножения, которая представляет собой видоизмененный и укороченный побег.

Строение

Самая яркоокрашенная часть цветка – это венчик, который может состоять из отдельных лепестков (как у лютика, фиалки) – такой венчик называют раздельнолепестным. У душистого табака лепестки срастаются между собой – это венчик сростнолепестный.

Венчик часто окружён чашечкой, состоящей из чашелистиков. Чашечка также может быть раздельнолистной или сростнолистной. Чашечка и венчик вместе составляют околоцветник. У одних цветков чашечку и венчик легко различить (гвоздика, роза). Такой околоцветник называют двойным. У других растений все листочки околоцветника одинаковы (тюльпан, лилия). Здесь нет ни чашечки, ни венчика. Такой околоцветник называют простым.

Если самая заметная часть цветка получила название околоцветник, значит не она главная в цветке. Действительно, важнейшие части цветка расположены в его центре – это тычинки и пестики. Каждая тычинка состоит из пыльника и тычиночной нити. Важнейшая часть тычинки – пыльник, в нём развивается пыльца.

В пестике же выделяют три части: завязь, столбик и рыльце. У ряда растений в пестике отсутствует столбик (тюльпан). Самая главная часть пестика – завязь. Она содержит в себе семязачатки.

У многих растений пестик один, но тычинок всегда много от трёх (у злаков) до сотни (у шиповника). Тычинки могут быть разной длины.

Все вышеперечисленные части цветка располагаются на цветоложе – это осевая часть цветка – расширенная часть цветоножки, которая в свою очередь, является частью стебля. Встречаются цветки, у которых нет цветоножки. Такие цветки называют сидячими.

Формула цветка

Удобно строение цветка изображать в виде формулы, в которой используют такие сокращения:

• О – листочки околоцветника простого
• Ч – чашечка
• Л – лепестки
• Т – тычинки
• П – пестики

Число частей цветка обозначают цифрами (Л5 – пять лепестков). Если число частей цветка так велико, что не сосчитать, то ставят знак бесконечности – ∞.

Когда части цветка срастаются между собой, соответствующую цифру ставят в скобки: Л(5) – сростнолепестный венчик из пяти лепестков.

Интересно, что все части цветков располагаются обычно кругами. Бывает, что одноимённые части расположены в несколько кругов – тогда между ними ставят знак +. Например, Т5+5 – в цветке 10 тычинок расположены в два круга. Так, формула цветка сурепки Ч2+2Л4Т2+4П1 обозначает, что в цветке 4 чашелистика расположены в двух кругах, 4 лепестка, 6 тычинок, из которых 2 в одном кругу, а 4 – в другом и один пестик.

Формулы цветков по семействам

Ботаники обозначают строение цветка не только формулами, но и схемами (их иногда называют диаграммами цветка). Фигурная скобка внизу некоторых схем – это кроющий лист. Фигурными скобками обозначают также чашелистики. Простыми скобками – лепестки.

Виды цветков

У большинства растений цветки имеют и тычинки, и пестики. Такие цветки называются обоеполыми. У некоторых растений одни цветки имеют только пестики (пестичные или женские цветки), другие – только тычинки (тычиночные или мужские цветки) – такие цветки называют однополыми (тыква, облепиха, кукуруза, дуб, тополь). У огурца, ольхи, орешника однополые мужские и женские цветки находятся на одном растении. Такие растения называют однодомными. У конопли, крапивы, ивы, хмеля, облепихи пестичные и тычиночные цветки находятся на разных экземплярах. Это – двудомные растения.

Соцветия

Соцветием называют совокупность цветков, расположенных в определённом порядке близко один к другому.

Как правило, каждый цветок соцветия мелкий и невзрачный. Но если такие цветки собраны вместе – создаётся иллюзия крупного и яркого цветка. В природе соцветия встречаются гораздо чаще, чем одиночные цветки. Биологическое значение соцветий заключается в том, что они с большей вероятностью обеспечивают перекрестное опыление (ветром, насекомыми), и, соответственно, образование семян. Собранные в соцветия одиночные цветки становятся более яркими, ароматными и, следовательно, более привлекательными для насекомых. Больше цветков, пусть и мелких – больше пыльцы, больше пестиков, способных её уловить. Следовательно, повышаются шансы попадания мелкой пыльцы на рыльца пестиков ветроопыляемых растений. Чем лучше прошло опыление, тем больше семян образуется на растении.

Число цветков в соцветии может быть очень большим до 300 тыс. у рогоза и до 6 млн. у одного из видов пальм (корифа).

Классификация соцветий

В основу классификации соцветий положен способ ветвления.

В соцветии различают главную ось и боковые оси. Если цветки находятся на главной оси, то это простое соцветие, если на боковой – сложное соцветие. Как правило, в соцветии не все цветки распускаются одновременно. Цветение может начинаться с центрального цветка (тогда количество цветков в соцветии неизменно), а может – с крайних цветков. Пока они цветут, продолжается закладка новых бутонов, и количество цветков в соцветии может изменяться.

В соцветиях нет вегетативных листьев, но цветки у простых соцветий (или боковые оси у сложных) выходят из пазух маленьких листочков – прицветников, а это значит, что каждый цветок имеет то же происхождение, что и побег.

Простые соцветия – все цветки расположены на главной оси, а сама главная ось имеет разную форму и толщину. Причём, цветки могут иметь цветоножки, а могут быть и сидячими. Рассмотрим простые соцветия: кисть, простой колос, початок, головку, корзинку, зонтик, щиток.

Простые соцветия

• Кисть – удлинённая главная ось, цветки на цветоножках (черёмуха, колокольчик, ландыш, капуста).
• Простой колос – удлинённая главная ось, цветки сидячие (подорожник, ятрышник).
• Початок – удлинённая, но толстая и мясистая главная ось, цветки сидячие (женские соцветия кукурузы, белокрыльник).
• Головка – утолщённая и укороченная главная ось, цветки сидячие или на коротеньких цветоножках (клевер).
• Корзинка – укороченная, блюдцевидно расширенная главная ось, цветки сидячие, расположены плотно друг к другу (подсолнечник, одуванчик, астра).
• Зонтик – главная ось укорочена и от её верхушки отходят цветоножки почти одинаковой длины (примула, вишня).
• Щиток – удлинённая главная ось, цветки на цветоножках разной длины. Причём, чем ниже цветок, тем длиннее его цветоножка. В результате – все цветки оказываются на одном уровне.

Сложные соцветия

• Метёлка – от удлинённой главной оси отходят ветвящиеся боковые оси. Они несут или цветки (сирень), или простые соцветия – например, колоски (овёс).
• Сложный зонтик – главная ось укорочена, от неё отходят простые зонтики (петрушка, морковь, укроп, дудник).
• Сложный колос – от удлинённой главной оси отходят простые колоски (пшеница, ячмень, рожь, пырей).

Типы и способы опыления

Типы опыления (перенос пыльцы с пыльника тычинки на рыльце пестика)

• Самоопыление (пыльца переносится на пестик того же цветка)
• Перекрестное опыление (пыльца перено­сится на пестик другого цветка)

Способы опыления:

1. Опыление ветром
2. Опыление насекомыми
3. Искусственное (пыльца специально переносится человеком)

Плод

Плод – орган растения, который образуется из цветка. Семена окружены, покрыты околоплодником, поэтому цветковые растения получили название покрытосеменных. Только у цветковых растений семя защищено от внешних воздействий околоплодником и имеет наиболее благоприятные условия для развития. Околоплодник защищает семя с зародышем от повреждений и неблагоприятных воздействий окружающей среды. Плоды обеспечивают развитие семени, а также способствуют их распространению.

Виды плодов

Плоды чрезвычайно разнообразны. Разделить их на группы можно по разным признакам. Например, по строению околоплодника – на сочные (у тыквы, томата, сливы) и сухие (у лещины, подсолнечника, фасоли).

У первых – околоплодник становится мясистым, сочным. В нём накапливаются питательные вещества: сахара, белки, жиры, витамины и ароматические вещества. У вторых – околоплодник становится твёрдым.

Важный признак – количество семян в плоде, которое зависит от количества семязачатков в завязи. Если семязачаток был один, то и семя будет одно. Если семязачатков много, то и плод будет их содержать много – до сотен тысяч!

По количеству семян различают плоды односемянные (у пшеницы, дуба) и многосемянные (у мака, гороха, крыжовника).

Сухие многосемянные плоды, как правило, при созревании семян раскрываются и семена выпадают. Сухие односемянные и все сочные плоды обычно не раскрываются.

• Сочный односемянный плод абрикоса, черешни, сливы – костянка называется так из-за деревянистого внутреннего слоя околоплодника – косточки.

• У смородины, крыжовника, баклажана – также сочный, многосемянной плод, но средний сочный слой околоплодника покрыт тонкой кожицей – это ягода.

• Многосемянные сухие плоды – это боб (фасоль, горох) и стручок (горчица, сурепка, редька). У боба семена сидят на створках, а у стручка – на внутренней перегородке.

• Сухие односемянные плоды – зерновка, семянка, орех, жёлудь. Зерновка – плод (а не семя!) многих злаков (пшеница, рожь, ячмень, кукуруза) – имеет плёнчатый околоплодник, который плотно срастается с семенной кожурой семени.

• У семянки (подсолнечник, одуванчик) кожистый околоплодник с семенной кожурой не срастается. У ореха (липа, лещина, фундук) – околоплодник деревянистый, а у жёлудя (дуб) – околоплодник кожистый.

• Коробочка – сухой односемянный плод, который открывается или крышечкой (белена), или дырочками (мак), или створками (тюльпан).

Семена

Семя — особая многоклеточная структура сложного строения, служащая для размножения и расселения семенных растений, обычно развивающаяся после оплодотворения из семязачатка (видоизмененный женский спорангий) и содержащая зародыш.

Строение семян

1. Снаружи семя покрыто семенной кожурой, которая защищает внутренние части семени от высыхания и механических повреждений. Семенная кожура развивается из покровов (интегумента) семяпочки.
2. Эндосперм — ткань, содержащаяся внутри семени, обычно окружающая зародыш и снабжающая его питательными веществами в ходе развития. У голосеменных эндосперм представляет собой ткань женского гаметофита. Часто на ранних стадия развития он имеет синцитиальное строение, позднее в нём формируются клеточные стенки. Клетки эндосперма исходно гаплоидные, но могут становиться полиплоидными. У цветковых эндосперм обычно образуется в ходе двойного оплодотворения в результате слияния центральной клетки (центрального ядра) зародышевого мешка с одним из спермиев. У многих цветковых клетки эндосперма триплоидны. У кувшинки эндосперм образуется при слиянии спермия с гаплоидной клеткой зародышевого мешка, так что его ядра диплоидны. У многих цветковых ядра эндосперма имеют набор хромосом более чем 3n (до 15 n).
3. Под кожурой находится зародыш — маленькое будущее растение. Зародыш у многих цветковых состоит из зародышевого корешка, зародышевого стебелька, зародышевой почечки и семядолей. У других групп (например, у подавляющего большинства орхидных) зародыш до прорастания семени не имеет дифференцированных органов.

На самом растении семена не прорастают. Чем дальше от материнского растения семя прорастёт – тем больше возможность для дальнейшего распространения вида, тем меньше растения будут конкурировать между собой за свет, почвенное питание. Семена распространяются на большее или меньшее расстояние от материнского растения самостоятельно или с помощью ветра, воды, животных и человека.

Распространение семян

К саморазбрасыванию способны чаще сухие семена. Плоды коробочки рассыпают их при качании стебля (мак, тюльпан). Из стручков и бобов семена часто выстреливают (недотрога, горох). Семена таких растений имеют хорошо развитую семенную кожуру, которая защищает их после того, как они оказались вне плода.

У растений с односемянными сухими плодами (жёлудь, орех, семянка, зерновка) рассеиваются сами плоды вместе с семенем. Семенная кожура у таких семян развита слабо, функцию защиты выполняет околоплодник. Такие плоды часто распространяют звери, которые ими питаются и делают запасы (бурундуки, белки, мыши).

Семена сочных плодов распространяют животные, которые их поедают. Такие семена должны сохранить способность прорастать, пройдя через пищеварительный тракт животного (некоторые при этом даже улучшают свою всхожесть). Поэтому у них есть плотная семенная кожура (у ягод) или каменистый слой околоплодника – косточка.

Некоторые семена переносят насекомые. Например, муравьи перетаскивают семена трав с сочными придатками-выростами (чистотел, копытень, фиалка). Поэтому заросли этих растений могут указывать и на муравьиные тропы.

Человек также участвует в распространении семян. Занимаясь сельским и лесным хозяйством, он случайно или сознательно расселяет плоды и семена ценных и сорных трав, а также древесных растений, изменяя растительный покров Земли.

Плоды и семена, которые распространяются ветром или очень лёгкие (орхидеи), или имеют увеличенную парусность за счёт разнообразных крылышек (клён, ясень), парашутиков и хохолков (одуванчик, осина, иван-чай).

Плоды водных и околоводных растений распространяются водой. Соответственно они не намокают и приспособлены к плаванию, иногда на очень большие расстояния (кокосовая пальма, осока).

Даниил Романович | Просмотров: 24.2k

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.

В настоящее время цветковые господствуют на Земле. Такое доминирующее положение им позволили занять прогрессивные особенности:

• Возникновение цветка

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.

• Защищенный семязачаток

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

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.



• Возникновение плода

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

• Хорошо развита проводящая ткань

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.

• Редукция гаметофита

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

• Опыление

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



• Многоярусные сообщества

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.

• Двудольные — семейства: крестоцветные, сложноцветные, бобовые, розоцветные, пасленовые
• В составе зародыша обычно имеется две семядоли

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



• Листья

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

• Камбий

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

• Корневая система

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



• Цветок

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



• Однодольные — семейства: лилейные, злаки
• Зародыш содержит только одну семядолю
• Листья только простые, жилкование параллельное и дуговое
• Камбий отсутствует — из-за этого нет вторичного роста
• Корневая система мочковатая, главный корень и боковые рано отмирают, развиваются придаточные корни



• Цветок

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



• Жизненные формы — травы (древесные формы очень редки)

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.

Материалы для подготовки к ЕГЭ. Онлайн-Справочник по биологии.
РАЗДЕЛ II. МНОГООБРАЗИЕ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ. 10. Царство РАСТЕНИЯ

ВСЕ РАЗДЕЛЫ СПРАВОЧНИКА

10. ЦАРСТВО РАСТЕНИЯ

Растения — это эукариотические фотосинтезирующие автотрофные организмы. Царство Растения насчитывает около 500 тыс. видов. Растения являются продуцентами органических веществ и основным источником энергии для других живых организмов. Любые пищевые цепи начинаются с зелёных растений. Они же определяют характер биоценоза, защищают почву от эрозии. Растения служат источником кислорода и оказывают значительное влияние на климат Земли. Человек использует около 1,5 тыс. видов культурных растений как пищевые, технические и лекарственные ресурсы. Продукты питания растительного происхождения обеспечивают организм человека белками, жирами, углеводами и витаминами. Растения вырабатывают фитогормоны (вещества, способные усиливать физиологические процессы) и фитонциды (вещества, способные угнетать рост микроорганизмов или убивать их).

Царству Растения присущ ряд отличительных признаков:

1. Автотрофный (фототрофный) тип питания. Встречаются также виды с миксотрофным (насекомоядные растения) и гетеротрофным (растения-паразиты) питанием.
2. Специфические черты в организации растительной клетки: окружена клеточной стенкой, образованной целлюлозой; имеет пластиды; содержит крупные вакуоли; основным запасающим веществом является крахмал.
3. Неподвижный, в основном прикреплённый, образ жизни. Поэтому растения не имеют костей, мышечной и нервной систем. Движения растений связаны с перемещением их частей тела: ростовые движения корней и стеблей, движение листьев в зависимости от времени суток и освещённости и др.
4. Рост возможен в течение всей жизни и осуществляется только в определённых участках тела. Тело большинства растений в той или иной степени ветвится.
5. Чередование гаплоидной (гаметофит) и диплоидной (спорофит) фаз развития.
6. Практически нет специальных экскреторных органов.
7. Расселение происходит спорами и семенами, находящимися в состоянии покоя.

Перечисленные отличия растений от животных не являются абсолютными. Черты животной организации часто встречаются у низших растений, которые соответствуют ранним этапам эволюционного развития. Например, способность и к автотрофному, и к гетеротрофному питанию (эвглена зелёная). Более высоко организованные растения достаточно чётко отличаются от животных.

Растения делят на низшие и высшие. У низших растений тело (слоевище, или таллом) не дифференцировано на ткани и органы. К ним относятся Красные водоросли (Багрянки), Настоящие водоросли и Лишайники. У высших растений тело разделено на органы (корень, стебель, лист), образованные дифференцированными тканями. К высшим растениям относятся Моховидные, Плауновидные, Хвощевидные, Папоротниковидные, Голосеменные и Покрытосеменные (Цветковые). Четыре первых отдела расселяются при помощи спор {споровые), два последних — при помощи семян {семенные).

Размножение растений.

Для всех высших растений характерно чередование в жизненном цикле полового и бесполого размножения и связанное с этим чередование поколений (фаз развития) — гаплоидной (n) (гаметофит) и диплоидной (2n) (спорофит). На спорофите возникают мешковидные образования — спорангии (органы бесполого размножения), в которых в результате спорогенеза, сопровождающегося мейотическим делением, формируются таилоидные споры. Из спор развивается гаметофит. На нём формируются особые половые структуры — гаметангии (органы полового размножения), в которых образуются гаметы.

Мужские половые органы, где формируются сперматозоиды, называются антеридиями, женские половые органы, где формируются яйцеклетки, называются архегониями. Если на гаметофите развиваются и архегонии, и антеридии, то он называется обоеполым, если только антеридии, то мужским, если только архегонии, то женским. При слиянии гамет образуется зигота. Из зиготы развивается спорофит.

Эволюция растений шла в направлении увеличения размеров бесполого поколения (спорофита) и редукции полового поколения (гаметофита). У подавляющего большинства высших растений (за исключением моховидных) в жизненном цикле преобладает спорофитная фаза (рис. 10.1).

10.1. ПОДЦАРСТВО НИЗШИЕ РАСТЕНИЯ. ВОДОРОСЛИ

Строение и жизнедеятельность водорослей.

Водоросли — это фотосинтезирующие автотрофные эукариотические организмы. Насчитывается, около 30 тыс. видов различных водорослей. Выделяют отделы Зелёные, Красные, Бурые водоросли и др. Водоросли бывают одноклеточные, многоклеточные и колониальные.

Тело многоклеточных водорослей (таллом) состоит из сходных клеток и не разделено на органы и ткани. Формы таллома очень разнообразны: монадная, амёбоидная, нитчатая, пластинчатая и др. Хлоропласта водорослей называются хроматофорами. У многих подвижных водорослей имеется светочувствительный глазок {стигма), благодаря чему эти водоросли обладают фототаксисом — способностью к движению по направлению к свету.

Водоросли обитают главным образом в воде, однако большое число видов поселяется на суше во влажных местах обитания (на поверхности почвы, камнях, коре деревьев).

Размножение водорослей.

Водоросли могут размножаться бесполым и половым путём. К бесполому относится вегетативное размножение (деление таллома на части у многоклеточных, деление клеток надвое у одноклеточных, распадение колоний у колониальных форм) и спорообразование (образование в спорангиях подвижных или неподвижных спор). Половое размножение заключается в формировании гамет и их последующем слиянии с образованием зиготы, а также просто слиянии двух одноклеточных водорослей друг с другом либо посредством конъюгации. При половом размножении в жизненном цикле зелёных водорослей преобладает гаметофит, бурых — спорофит (рис. 10.2—10.3).

Сравнительная характеристика некоторых отделов водорослей представлена в табл. 10.1.

Значение водорослей.

Водоросли являются важным компонентом водного сообщества. В водах Мирового океана водоросли являются основными продуцентами органических веществ. Кроме того, они выделяют кислород, необходимый для дыхания животным и растениям. Водоросли, обитающие на поверхности почвы, участвуют в почвообразовании. Водоросли сыграли огромную роль в истории Земли, обогатив атмосферу кислородом. Широко используются водоросли и человеком: в пищу и на корм скоту (богаты витаминами, солями йода и брома), для получения агар-агара и других веществ и т. д.

10.2. ТКАНИ И ОРГАНЫ ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ

К высшим растениям относятся моховидные, плауновидные, хвощевидные, папоротниковидные, голосеменные и покрытосеменные (цветковые). В процессе эволюции в качестве приспособления к жизни в наземно-воздушной среде у растений произошла дифференциация клеток на ткани и формирование органов.

10.2.1. Ткани

Ткань — совокупность клеток, сходных по строению, происхождению и выполняющих одинаковые функции. У растений различают следующие ткани: образовательные (меристемы), покровные, основные, механические, проводящие, выделительные (табл. 10.2). Ткани растений делят на временные (меристемы) и постоянные (все остальные ткани).

10.2.2. Вегетативные органы

Орган — часть организма, имеющая определённую форму и строение, состоящая из нескольких тканей, занимающая определённое место в организме и выполняющая специфическую функцию или функции. У растений выделяют следующие органы (табл. 10.3, рис. 10.4).

10.2.2.1. Корень

Корень — вегетативный подземный орган растения. Он имеет радиальную симметрию, не несёт на себе листья, обладает способностью ветвиться, характеризуется неограниченным ростом. Функции корня: закрепление растения в почве, поглощение воды и минеральных веществ, синтез гормонов и ферментов, выделение продуктов метаболизма, запасание воды и питательных веществ.

Типы корневых систем. Совокупность всех корней одного растения называют корневой системой. Различают два типа корневых систем (у семенных): стержневую и мочковатую (табл. 10.4, рис. 10.5).

Придаточные корни могут образовываться и у многих двудольных растений на стеблях, засыпанных землёй, на ползучих и подземных стеблях. Эту способность используют для искусственного вегетативного размножения черенками.

Зоны корня. На продольном разрезе различают четыре основные зоны корня: деления, роста (растяжения), всасывания и проведения (табл.10.5, рис.10.6)

Внутреннее строение. На поперечном срезе корня можно выделить ризодерму, первичную кору из клеток паренхимы и центральный цилиндр, который включает эндодерму, перицикл (образовательная ткань, формирующая боковые корни), первичную флоэму, первичную ксилему и сердцевину. При одревеснении (вторичный рост) ризодерма, первичная кора и эндодерма замещаются перидермой, а камбий образует вторичную флоэму (луб) и вторичную ксилему (древесина). Вода поступает в клетки корня пассивно, в силу разности осмотического давления почвенного раствора и клеточного сока, а минеральные вещества — в результате активного всасывания, требующего затрат энергии на преодоление градиента концентрации. Движение раствора вверх по сосудам корня и стебля обеспечивается корневым давлением, создаваемым всасывающей силой всех корневых волосков, и испарением воды с поверхности листьев (транспирацией).

Особенности корня. В связи с изменением функций корня происходит его видоизменение (табл. 10.6). Образование корнеплодов и корневых клубней связано с накоплением в корне запасных веществ и воды.

Корни многих растений образуют с почвенными организмами симбиозы. Микориза (грибокорень) представляет собой симбиоз высшего растения и гриба. Клубеньки на корнях образуются у бобовых растений в результате их симбиоза с азотфиксирующими микроорганизмами, которые способны усваивать молекулярный азот атмосферы.

10.2.2.2. Стебель

Стебель — вегетативный орган растения, несущий листья и почки. Имеет радиальное строение, может ветвиться, характеризуется неограниченным верхушечным ростом. В ряде случаев стебли могут фотосинтезировать. Функции стебля: проводящая, или транспортная (соединяет два полюса питания растения — корни и листья), опорная (выносит листья к свету), запасающая (служит для накопления питательных веществ и воды), является органом вегетативного размножения.

Стебель с листьями и почками, развившийся из почки в течение одного вегетационного периода, называют побегом (рис. 10.7). Побег состоит из повторяющихся элементов — узлов и междоузлий. Узел — участок стебля, от которого отходит лист (листья). Междоузлие — часть стебля между соседними узлами. Пазуха листа — угол между листом и находящимся выше междоузлием.

Почка — зачаточный, ещё не развившийся побег. Выделяют почки разных типов (табл. 10.7, рис. 10.8).

Рост стебля в длину и ветвление осуществляется деятельностью верхушечной и боковых почек. У ряда растений (бамбук, злаковые) наряду с верхушечным ростом долгое время активно растут основания междоузлий побега (вставочный рост). Для увеличения площади соприкосновения со средой главный побег, выросший из почечки зародыша семени, образует новые побеги, обеспечивающие ветвление стебля. У ряда растений тропиков и субтропиков встречаются неветвящиеся побеги. Различают следующие типы ветвления: дихотомическое, моноподиальное и симподиальное (табл. 10.8; рис. 10.9).

Формы побегов. По характеру расположения в пространстве побеги (стебли) делят на прямостоячие (кукуруза), стелющиеся (земляника), вьющиеся (вьюнок), цепляющиеся (горох). В зависимости от степени одревеснения стебли делятся на одревесневшие (деревья и кустарники) и травянистые (травы). Травянистые формы произошли от древесных.

Внутреннее строение. У семенных растений первичное строение (не одревесневшее) стебля таково; снаружи эпидерма, под ней первичная кора, образованная паренхимой, и проводящие пучки, в которых кнаружи располагается флоэма, а ближе к центру — ксилема. Центральная часть (сердцевина) образована паренхимой.

При одревеснении (рис. 10.10) между флоэмой и ксилемой закладывается камбий (образовательная ткань), образующий единое кольцо. В результате его деятельности формируются вторичная флоэма (луб) и вторичная ксилема (древесина), которой всегда больше. Параллельно с этим первичный покров (эпидерма) замещается вторичным — перидермой, состоящей из пробкового камбия, формирующего кнаружи пробку, вовнутрь — пробковую кожицу. В разные времена года клетки растения растут в различной степени. В результате на поперечном срезе стебля можно обнаружить годичные кольца.

Годичное кольцо прироста — слой клеток древесины, образовавшихся в тёплое время года. Мелкие осенние клетки отличаются от крупных весенних клеток следующего года. По числу годовых колец можно определить возраст дерева.

Видоизменения побега могут выполнять различные функции: запасающую и функцию вегетативного размножения (клубни, корневище, луковица), защитную (колючки), служить органом прикрепления (усики) и т.д. (табл. 10.9).

10.2.2.3. Лист

Лист — вегетативный орган растения, располагающийся на стебле. Обладает ограниченным ростом. Функции листьев: фотосинтез, газообмен и транспирация (испарение влаги).

Внешнее строение листа. Лист состоит из листовой пластинки и черешка. Черешок служит для лучшего расположения листа на стебле по отношению к свету. Листья с черешками называют черешковыми, без черешка — сидячими. Нижняя часть листа, соединяющаяся со стеблем, называется основанием листа. У некоторых растений основание листа охватывает стебель в виде трубки, образуя влагалище. У многих растений в основании листа на стебле образуются выросты — прилистники.

Разнообразие листьев. Листья растений разнообразны по размерам, форме и числу листовых пластинок, расположению их на стебле, жилкованию и т. д.

По числу листовых пластинок листья бывают простые и сложные.

Простые листья состоят из одной листовой пластинки и черешка, сложные листья имеют несколько листовых пластинок на одном черешке. Простые листья могут быть цельными и рассечёнными (листовая пластинка рассечена). Сложные листья делятся на тройчато- и пальчатосложные (несколько листовых пластинок прикреплены к одной точке) и парно- и непарноперистосложные (несколько листовых пластинок прикрепляются по всей длине черешка).

По форме листовой пластинки различают листья округлые, ланцетовидные, овальные, игольчатые, стреловидные и др. (рис. 10.12).

По форме края пластинки листья делят на цельнокрайние, зубчатые, выемчатые и др. (рис. 10.13).

Жилкование листа (разветвления проводящей системы) бывает сетчатое, перистое, дуговое, параллельное и др. (рис. 10.14).

Распределение листьев на стебле может быть очередным (в узле от стебля отходит один лист), супротивным (в узле находятся два листа, располагающиеся друг против друга) и мутовчатым (от узла отходят три листа и более) (рис. 10.15).

Листовая пластинка у однодольных обычно цельная, у двудольных — цельная или изрезанная. Жилкование у однодольных в основном дуговое или параллельное, у двудольных — перистое или сетчатое.

Расположение листьев на растении, их размеры связаны с максимально эффективным использованием солнечных лучей.

Внутреннее строение листа. Сверху лист образован эпидермой верхней поверхности (рис. 10.16). Она покрыта кутикулой — слоем воскоподобного вещества. Под эпидермой располагается столбчатая ассимиляционная паренхима с плотно примыкающими друг к другу клетками; они узкие и длинные, располагаются перпендикулярно поверхности листа. Ниже залегает губчатая ассимиляционная паренхима с беспорядочно расположенными клетками округлой или извилистой формы и большими межклетниками (пространством между клетками). И та и другая паренхима являются фотосинтезирующими. Нижняя поверхность листа представлена эпидермой нижней поверхности и содержит множество устьиц. Жилки листа образованы клетками проводящих тканей ксилемы и флоэмы и механической ткани, придающей листу прочность. В верхней части жилки расположены сосуды ксилемы, в нижней — флоэма.

Испарение воды и газообмен. На нижней поверхности листа располагается множество устьиц, которые обеспечивают транспирацию и газообмен. Каждое устьице (рис. 10.17) состоит из двух замыкающих бобовидных клеток, между которыми находится устьичная щель.

При высоком тургорном давлении замыкающие клетки расправлены и устьице раскрыто, при низком давлении устьице закрывается. Так осуществляется регуляция интенсивности транспирации (испарения воды листом). Транспирация обеспечивает продвижение воды от корня по стеблю к листьям и охлаждение поверхности растения.

Помимо функции испарения воды, устьица обеспечивают поглощение растениями углекислого газа и выделение кислорода при фотосинтезе, а также поглощение кислорода и выделение углекислого газа при дыхании. Замыкающие клетки устьиц содержат хлоропласта, и при освещении в них начинается фотосинтез, продукты которого приводят к повышению осмотического давления. Вследствие притока воды стенки этих клеток растягиваются и устичная щель раскрывается. Так осуществляется регуляция газообмена.

Таким образом, в темноте и в жаркую погоду устьица закрываются.

Видоизменения листьев. В процессе приспособления к условиям окружающей среды листья, помимо основных, приобретают дополнительные функции (табл. 10.10).

Листопад — это приспособление растений к уменьшению испарения воды осенью и зимой. У листопадных растений (липа, берёза и др.) листья живут только один вегетационный сезон, у вечнозелёных (ель, сосна и др.) — дольше и сменяются постепенно. В старых листьях накапливаются не нужные растениям вещества (кремнезём и др.), хлорофилл разрушается.

10.2.3. Генеративные органы растений

10.2.3.1. Цветок

Цветок — орган семенного размножения покрытосеменных растений (рис. 10.18). Цветок представляет собой видоизменённый, укороченный и ограниченный в росте побег. Развитие цветка завершается образованием плода с семенами. Функция цветка — половое размножение.

Строение цветка. Цветок заканчивает собой стебель (главный или боковые). Он соединён со стеблем цветоножкой. Если цветоножка сильно укорочена или отсутствует, цветок называют сидячим. Цветоножка переходит в цветоложе, на котором располагаются все части цветка. В центре цветка находится пестик (или несколько пестиков). Он состоит из рыльца, столбика и завязи. В завязи имеется полость, где находится семяпочка (семязачаток, мегаспорангий). Закрытое положение семяпочки в завязи отличает покрытосеменные растения от голосеменных, у которых семяпочки лежат открыто. Пестик образован одним или несколькими сросшимися плодолистиками (видоизменёнными листьями). Совокупность плодолистиков составляет гинецей (женская часть цветка). Пестик окружён тычинками, в которых различают тычиночную нить и пыльник. Пыльник состоит из двух половинок, каждая из которых включает по два пыльцевых мешка (микроспорангии), в которых образуется пыльца (микроспоры). Совокупность всех тычинок составляет андроцей (мужская часть цветка). Тычинки и пестик окружены околоцветником, который может быть простым и двойным. Простой околоцветник состоит из однородных элементов (цветки тюльпана). Двойной околоцветник состоит из венчика, образованного ярко окрашенными лепестками, и чашечки, образованной зелёными чашелистиками. Кроме того, цветки некоторых растений имеют особые железы — нектарники, которые образуют нектар.

В зависимости от типа симметрии выделяют актиноморфные (лучевая симметрия), зигоморфные (двусторонняя или билатеральная симметрия) и асимметричные цветки.

Обоеполые цветки имеют и тычинки, и пестики. Однополые цветки имеют только тычинки или только пестики. Они образуются в результате редукции андроцея или гинецея. Однодомные (обоеполые) растения — растения, у которых мужские и женские цветы находятся на одной особи (кукуруза, берёза, тыквенные и др.). Двудомные (однополые) растения — растения, у которых мужские и женские цветы находятся на разных особях (тополь, ива, осина и др.).

Соцветия. У одних растений цветки крупные и располагаются одиночно (тюльпан), у других — относительно мелкие и собраны в различные соцветия. Соцветие — часть растения, несущая группировки отдельно расположенных цветков.

Соцветия бывают простые и сложные (табл. 10.11, рис. 10.19). У простых соцветий на главной оси расположены цветки, у сложных — простые соцветия.

Биологическое значение соцветий состоит в повышении вероятности опыления. Мелкие цветки, собранные в соцветие, хорошо заметны для насекомых, что способствует их опылению. У ветроопыляемых растений соцветия находятся обычно на концах стеблей и не прикрыты листьями, что облегчает отдачу и улавливание пыльцы, переносимой воздушными потоками.

10.2.3.2. Опыление и оплодотворение у цветковых

Опыление — процесс переноса пыльцы с тычинок на рыльце пестика. Пыльцевое зерно является мужской спорой, а семязачаток в завязи пестика — женской спорой.

Различают самоопыление и перекрёстное опыление (табл. 10.12).

Оплодотворение. Оплодотворению предшествует образование мужского и женского гаметофитов. Женский гаметофит формируется внутри завязи пестика. В одной из диплоидных клеток семязачатка (мегаспорангия) в результате мейоза образуются четыре гаплоидные мегаспоры. Три из них отмирают, а одна проходит три митотических деления, в результате чего эта клетка содержит восемь гаплоидных ядер. Это и есть женский гаметофит, или зародышевый мешок. В зрелом женском гаметофите образуются яйцеклетка, диплоидная центральная клетка и ряд дополнительных клеток. Мужской гаметофит образуется в пыльниках тычинок. В пыльцевых мешках (микроспорангиях) материнские клетки спор делятся мейозом, в результате чего из каждой образуются четыре гаплоидные микроспоры. Сформировавшаяся микроспора имеет оболочку и ядро. Ядро затем делится митозом с образованием генеративной и вегетативной клеток. Это и есть мужской гаметофит. Генеративная клетка вскоре ещё раз делится митозом и формирует два спермия. Таким образом, пыльцевое зерно содержит вегетативную клетку и два спермия.

После попадания пыльцевого зерна на рыльце пестика оно прорастает (рис. 10.18). Из вегетативной клетки образуется пыльцевая трубка, которая прорастает до зародышевого мешка. По этой трубке в зародышевый мешок проникают два спермия. Один из них сливается с яйцеклеткой, образуя диплоидный зародыш, другой соединяется с диплоидной клеткой, образуя триплоидную клетку, из которой развивается эндосперм. Такой процесс называется двойным оплодотворением. Он был открыт в 1898 г. С. Г. Навашиным.

После этого из завязи образуется плод, а из семязачатков — семя, в котором находится зародыш.

10.2.3.3. Семя

Семя — орган семенного размножения и расселения растений. Оно образуется из семязачатка (семяпочки) в завязи растений. Семя состоит из семенной кожуры, зародыша и запаса питательных веществ (эндосперма) (табл. 10.13, рис. 10.20).

10.2.3.4. Плод

Плод — орган покрытосеменных растений; представляет собой видоизменённый после оплодотворения цветок. Функции плодов — защита и распространение семян. В состав плода входят пестик и другие части цветка: разросшееся цветоложе, сросшиеся основания чашелистиков, лепестков и тычинок. Разросшиеся стенки завязи формируют околоплодник.

Виды плодов. По происхождению, в зависимости от того, из каких элементов цветка образовался плод, различают настоящие и ложные плоды. Настоящие плоды образуются из завязи (слива, томат). Ложные плоды образуются при участии цветоложа (шиповник), околоцветника (яблоко) и др.

Настоящие плоды делят на простые, сложные и соплодия. Простой плод развивается из цветка с одним пестиком (костянка, зерновка, боб), сложный — из цветка, имеющего несколько пестиков (земляника, малина), соплодие — из соцветия со сросшимися цветками (ананас, шелковица).

По консистенции околоплодника (количеству в нём воды) плоды делят на сухие и сочные, по количеству семян — на односемянные и многосемянные (табл. 10.14). Сухие многосемянные плоды имеют механизм вскрытия для разбрасывания семян (раскрывающиеся).

Распространение плодов и семян происходит с помощью ветра, воды, животных и человека, а также саморазбрасыванием (табл. 10.15).

10.3. ПОДЦАРСТВО ВЫСШИЕ РАСТЕНИЯ

10.3.1. СПОРОВЫЕ РАСТЕНИЯ

10.3.1.1. Отдел Моховидные

Моховидные произошли от водорослей и представляют собой эволюционный тупик. Отдел Моховидные включает около 25 тыс. видов. Обычные размеры мхов от 1 мм до 60 см. Одни мхи представляют собой таллом, другие имеют стебель и листья. Моховидные не имеют корней. Некоторые из них имеют одно- или многоклеточные ризоиды, которыми они прикрепляются к грунту и поглощают воду и минеральные вещества.

В жизненном цикле мхов гаплоидный гаметофит преобладает над диплоидным спорофитом (рис. 10.21). Это отличает их от остальных высших растений. Гаметофит развивается из гаплоидной споры. У разных видов мхов гаметофит может быть однополым (двудомным) или двуполым (однодомным). На гаметофите в органах полового размножения (гаметангиях) образуются подвижные сперматозоиды и неподвижные яйцеклетки. Мужские половые органы называются антеридии, женские — архегонии. Оплодотворение происходит в присутствии капельно-жидкой влаги. Из оплодотворённой зиготы развивается коробочка со спорами. Таким образом, взрослое растение мха — половое поколение (гаметофит), а коробочка со спорами — бесполое поколение (спорофит). Половое и бесполое поколения не разделены, а представляют одно растение. Также мхам свойственно и вегетативное размножение.

Наиболее крупный класс Моховидных — Листостебельные мхи. Различают зелёные мхи (кукушкин лён) и сфагновые (белые) мхи (сфагнум).

Зелёные мхи. Представитель — кукушкин лён, многолетнее растение высотой до 20 см. Широко распространён в еловых лесах, на болотах. Гаметофиты кукушкиного льна раздельнополы (двудомны), имеют прямостоячие неветвистые стебли с острыми листьями и ризоиды. На верхушках мужских и женских гаметофитов формируются антеридии и архегонии. Во время дождя или росы двужгутиковые сперматозоиды проникают к яйцеклеткам и сливаются с ними. После оплодотворения на женских растениях образуется диплоидный спорофит — коробочка на длинной ножке. Внутри коробочки формируется спорангий с гаплоидными спорами. Попадая в почву, спора прорастает в зелёную ветвящуюся нить -1 протонему, похожую на зелёную водоросль. Часть протонемы углубляется в почву, теряет хлорофилл и превращается в ризоиды; а из наземной части протонемы образуется стебель мха с листьями.

Сфагновые (белые) мхи. Представитель — сфагнум, играет важную роль в формировании и жизни болот. Сфагнум беловато-зелёного цвета, так как содержит большое количество воздухоносных клеток, имеет ветвистые стебельки, усаженные мелкими листьями, и не имеет ризоидов. Поглощение воды осуществляется всей поверхностью. Сфагновые мхи растут верхней частью побегов, а нижняя часть отмирает. В результате образуются залежи торфа. Процесс торфообразования происходит благодаря застойному переувлажнению, отсутствию кислорода и созданию мхами кислой среды.

Значение. Мхам принадлежит важная роль в природе: как накопители влаги они участвуют в регулировании водного баланса лесов и соседних территорий. Человеком торф используется в качестве топлива, как термоизолятор, в сельском хозяйстве в качестве удобрения, в химической промышленности для получения парафина, фенола, аммиака, уксусной кислоты, метанола, красителей и других веществ, в медицине при грязелечении, а также может быть использован как бактерицидный перевязочный материал, поскольку обладает антисептическим действием.

10.3.1.2. Отдел Плауновидные

Плауновидные, хвощевидные и папоротниковидные — древние группы высших растений. Они произошли от псилофитов (риниофитов), которые, в свою очередь, произошли от зелёных водорослей и первыми заселили сушу. Их расцвет пришёлся на каменноугольный период, после чего многие виды вымерли.

Плауновидные — это травянистые многолетние растения, встречающиеся в сыроватых хвойных и смешанных лесах. В настоящее время насчитывается около 1 тыс. видов. Они имеют стелющийся стебель с множеством веток, покрытых мелкими тёмно-зелёными листьями, укреплённый в почве с помощью придаточных корней. Верхушечные побеги заканчиваются спороносными колосками.

Из споры образуются мелкие заростки (2-3 мм), которые развиваются под землёй, через 15—20 лет на них образуются архегонии и антеридии. В них формируются многожгутиковые сперматозоиды, которые в присутствии воды оплодотворяют яйцеклетки, и из диплоидной зиготы развивается новое растение. Кроме того, плауновидные могут размножаться вегетативно (частями стебля).

Значение. Плауны растут очень медленно и подлежат охране. Животными не поедаются. Используются в медицине (некоторые содержат яд, сходный по действию с кураре, другие используются как присыпка, третьи — для лечения алкоголизма).

10.3.1.3. Отдел Хвощевидные

Хвощевидные — это многолетние травянистые растения, обитают на влажной кислой почве в сырых лесах, на болотах, влажных полях и лугах. В настоящее время насчитывается всего около 20 видов. Имеют хорошо развитое корневище с клубнями. Побеги состоят из члеников (междоузлий). В клеточных стенках накапливается кремнезём, который выполняет механическую и защитную роль. На верхушках побегов расположены спороносные колоски.

Весной на корневищах отрастают розоватые спороносные побеги со спороносными колосками, на которых образуются гаплоидные споры. Из них вырастают мужские и женские (более крупные) заростки. Оплодотворение осуществляется в жидкой среде. Из диплоидной зиготы развивается спорофит.

Значение. Хвощи несъедобны для животных, являются сорняками пастбищ и полей. Хвощ полевой применяют в медицине как мочегонное средство.

10.3.1.4. Отдел Папоротниковидные

Папоротники — многолетние, чаще травянистые растения лесов умеренной зоны (орляк), водоёмов (сальвиния), или древовидные, лиановые, эпифитные обитатели влажных тропиков. В настоящее время насчитывается около 10 тыс. видов.

Спорофит папоротников разделён на корень, стебель и лист (рис. 10.22). Корни придаточные, отходящие от корневища. Стебли развиты плохо, и листва по массе и размерам преобладает над стеблем. На нижней части листа развиваются спорангии.

Из споры развивается заросток — небольшая многоклеточная пластинка зелёного цвета и с ризоидами (самостоятельное растение). На заростке формируются антеридии (мужские половые органы) и архегонии (женские половые органы). Заростки одних видов двуполые, других — однополые. В антеридиях образуются сперматозоиды, в архегониях — яйцеклетки. Для их слияния необходимо наличие воды. После оплодотворения из зиготы развивается растение папоротника. Таким образом, заросток — половое поколение (гаметофит), а взрослое растение папоротника — бесполое поколение (спорофит). Половое и бесполое поколения разделены. Также папоротникам свойственно и вегетативное размножение (например, отделением корневища).

Значение. Роль древних папоротников, а также хвощей и плаунов состояла в образовании залежей каменного угля и насыщении атмосферы кислородом. Некоторые виды современных папоротников употребляются в пищу, используются в медицине (глистогонные средства) или как декоративные растения.

В таблице 10.16 представлена сравнительная характеристика отделов высших споровых растений.

10.3.2. Семенные растения

Рассмотренные выше споровые растения имеют два общих свойства:

• 1) для осуществления полового процесса им необходима капельно-жидкая влага, что ограничивает их распространение;
• 2) образующиеся споры мелкие, содержат мало питательных веществ и имеют слабую жизнеспособность. Это же относится к развитию из зиготы зародыша споровых растений.

Более прогрессивными с эволюционной точки зрения являются семенные растения. Им для оплодотворения не требуется вода, а семя (единица расселения семенных растений) содержит запас питательных веществ. Семя представляет собой маленький спорофит с корешком, почечкой и зародышевыми листьями — семядолями. В нём содержится запас питательных веществ, необходимый для первоначального этапа развития.

Взрослые семенные растения — спорофиты. Они образуют два типа спор: мужские (микроспоры) и женские (мегаспоры). Микроспоры продуцируются в мужских шишках (у голосеменных) или в пыльниках (у цветковых). Внутри пыльцевого зерна микроспора делится, и возникает мужской гаметофит, в котором образуются мужские гаметы. Мужские гаметы, формирующиеся внутри микроспоры, как правило, лишены жгутиков, не способны активно двигаться и называются спермиями. Мегаспоры образуются в семязачатках женских шишек или завязи. Единственная зрелая женская спора остаётся в семязачатке, здесь из неё развивается женский гаметофит (зародышевый мешок), где и образуется яйцеклетка. Таким образом, гаметофиты у семенных растений крайне редуцированы, весь цикл их развития протекает на спорофите (табл. 10.17).

К семенным растениям относятся голосеменные (размножаются семенами, но не образуют плодов) и покрытосеменные (семена заключены в плоды).

Сравнение высших споровых и семенных растений представлено в таблице 10.18.

10.3.2.1. Отдел Голосеменные

В отделе Голосеменные выделяют 6 классов: Семенные папоротники, Саговниковые, Беннеттитовые, Гнётовые, Гинкговые, Хвойные. Из них Семенные папоротники и Беннеттитовые полностью вымерли. Наиболее широко голосеменные были распространены в конце палеозойской и в мезозойскую эру. Ныне живущих голосеменных около 720 видов. Голосеменные представлены исключительно древесными формами: деревьями, кустарниками, лианами.

И в природе, и в жизни человека второе место после цветковых занимают хвойные. Их насчитывается около 560 видов. К ним относятся сосна, ель, лиственница, пихта, кедр, кипарис, можжевельник и др.

Строение. Хвойные имеют стержневую корневую систему. Часто содержат микоризу. Древесина на 90—95 % образована прочной проводящей тканью. Среди хвойных есть листопадные виды и вечнозелёные. У листопадных видов (лиственница) листья плоские и мягкие. У вечнозелёных (большинство хвойных) листья игольчатой формы и жёсткие. Устьица глубоко погружены в ткань листа, что уменьшает испарение воды. Хвоя содержит витамин С и выделяет фитонциды.

Размножение. Рассмотрим размножение хвойных на примере сосны (рис. 10.23).

Сосна — однодомное (обоеполое растение). На верхушках молодых побегов образуются красноватые женские шишки. Шишка состоит из оси, на которой расположены чешуи, а на каждой чешуе находятся два семязачатка. У основания молодых побегов сосны расположены группы зеленовато-жёлтых мужских шишек. В них формируется пыльца. Каждая пылинка снабжена двумя воздушными мешками. Созревшая пыльца с помощью ветра попадает на семязачатки женских шишек, после чего их чешуи плотно смыкаются и склеиваются смолой. Пылинка остаётся лежать внутри семязачатка до весны следующего года. От опыления до оплодотворения проходит 12—14 месяцев. Пыльца прорастает, из вегетативной клетки развивается пыльцевая трубка, а из генеративной — два спермия. Один сливается с яйцеклеткой, а второй погибает. Из зиготы развивается зародыш с запасом питательных веществ, из покрова семязачатка образуется кожура семени. После созревания семян чешуйки шитики расходятся и семена высыпаются.

Значение. Наиболее широко хвойные распространены в умеренной зоне Северного полушария, где они образуют тайгу. Человек использует хвойные как строительный материал, сырьё для целлюлозно-бумажной промышленности, топливо, как источник получения смол, эфирных масел, лекарственных средств и т.д. Древесина лиственницы отличается устойчивостью к гниению. Секвойя и мамонтово дерево — представители кипарисовых — обладают ценной древесиной («красное дерево»). Некоторые секвойи достигают высоты более 100 м и возраста 3-4 тыс. лет. Представители саговниковых используются человеком в пищу («хлебное дерево»).

10.3.2.2. Отдел Покрытосеменные (Цветковые)

Покрытосеменные — эволюционно наиболее молодая и самая многочисленная группа растений. Отдел включает около 250 тыс. видов. Покрытосеменные произрастают во всех климатических зонах, составляют основную массу растительного вещества биосферы и являются важнейшими производителями (продуцентами) органики на суше.

Доминирующая: роль цветковых обусловлена рядом прогрессивных особенностей:

1. Появление цветка — органа, совмещающего функции бесполого размножения (образование спор) и полового (формирование семени).
2. Образование в составе цветка завязи, заключающей в себе семязачатки (семяпочки) и предохраняющей их от неблагоприятных воздействий среды.
3. Формирование из завязи плода: семена находятся внутри плода, и поэтому защищены (покрыты) околоплодником. Кроме того, плод позволяет использовать различных агентов для распространения семян (насекомых, птиц, летучих мышей, а также потоки воздуха и воды).
4. Двойное оплодотворение, в результате которого образуются диплоидный зародыш и триплоидный (а не гаплоидный, как у голосеменных) эндосперм.
5. Максимальная редукция гаметофита (рис. 10.24). Мужской гаметофит — пыльцевое зерно — состоит из двух клеток: вегетативной и генеративной, которая делится, образуя два спермия. Женский гаметофит состоит из восьми клеток зародышевого мешка, одна из которых становится яйцеклеткой.
6. Размножение и семенами, и вегетативными органами.
7. Усложнение и высокая степень дифференциации органов и тканей. В частности, наиболее совершенная проводящая система: ксилема представлена сосудами, а не трахеидами, во флоэме ситовидные трубки имеют членистое строение, появляются клетки-спутники.
8. Быстрое протекание процессов роста и развития у однолетних форм.
9. Большое разнообразие жизненных форм: деревья, кустарники, кустарнички, полукустарники, многолетние травы, однолетние травы и т.д.
10. Могут образовывать сложные многоярусные сообщества благодаря большому разнообразию жизненных форм.

Значение. Практически все культурные растения принадлежат к этому отделу. Древесина покрытосеменных используется в промышленности, строительстве, производстве бумаги, мебели и т.д. Многие цветковые растения используются в медицине.

Систематика. Отдел Покрытосеменные (Цветковые) делят на два класса: Двудольные и Однодольные. Однодольные произошли от двудольных и являются менее многочисленными. Двудольные отличают от однодольных по ряду признаков (табл. 10.19). По каждому из признаков существует множество исключений. Единственный абсолютный признак — строение зародыша.

Классы Цветковых делят на семейства главным образом на основании строения цветка и плода. При этом используют формулу цветка (табл. 10.20).

В таблице 10.21 представлена сравнительная характеристика отделов высших растений.

---

ВСЕ РАЗДЕЛЫ СПРАВОЧНИКА

Материалы для подготовки к ЕГЭ. Онлайн-Справочник по биологии.
10. Царство РАСТЕНИЯ

Просмотров:
75 675

Информация о материале

Категория: Сто важных тем по биологии при подготовке к ОГЭ и ЕГЭ

Просмотров: 703

На этой странице вы узнаете

• Как выглядит пыльца под микроскопом? 
• Как у бешеного огурца получается «плеваться» семенами?
• Почему тополиный пух такой «летучий» и зачем?

Незабудки, ромашки, розы, нарциссы и тюльпаны — читая этот ряд слов, сразу представляются красивые ароматные цветы, традиционное украшение большинства праздников. Удивительное рядом: «березовые сережки» — это тоже цветы, точнее даже, соцветия. А крылатки — те мелкие штучки, которые сыплются с березы в конце лета — это березовые плоды. Еще больше интересного, а главное, полезного о цветах и плодах ждет вас в этой статье.

Генеративные органы цветковых

Генеративные органы – структуры, участвующие в размножении.

К генеративным органам покрытосеменных растений относятся цветок, плод и семя. Цветок и плод защищают зародыш, “покрывая” его, именно за счет этого растения получили такое название  — Цветковые или Покрытосеменные.

Мужские цветки имеют тычинки, женские – пестики. 

Пестики и тычинки – это генеративные органы покрытосеменных. Пестик состоит из завязи, столбика и рыльца. Тычинка – из тычиночной нити и пыльника.

Пестики и тычинки могут находиться в одном цветке. Такие растения называют обоеполыми. Соответственно, если в цветке есть только пестики или только тычинки, то он будет называться однополым.

Если пестики и тычинки находятся в разных цветках, но на одном и том же растении, его будут называть однодомным, если же на разных растениях — двудомными.

Помимо непосредственно генеративных органов в цветке присутствуют и другие структуры:

• лепестки за счет яркого цвета служат для облегчения опыления (у насекомоопыляемых растений они привлекают опылителей); 
• околоцветник защищает цветок от механических воздействий; 
• цветоножка прикрепляет его с побегу.

Все эти структуры играют незаменимую роль в процессе размножения покрытосеменных растений.

Опыление

Это очень важный этап в процессе размножения цветковых растений. Благодаря ему позднее происходит оплодотворение, о котором мы поговорим в следующем разделе. 

Опыление – процесс переноса пыльцы на рыльце пестика.

Пыльца – это множество пыльцевых зёрен, которые представляют мужские гаметофиты растений. 

• 
• 

• 
• 

Виды опыления

1. Самоопыление. Названо так, потому что цветок «опыляет сам себя».

Самоопыление часто происходит в закрытом бутоне. При этом важно, чтобы тычинки были длиннее пестика. Иначе пыльца из них просто осыпется в цветок и не попадет на рыльце пестика – и оплодотворение не произойдет.

1. Перекрёстное опыление 

Пыльца одного цветка переносится на другой цветок. При этом оба цветка могут быть на одном растении. Процесс может осуществляться животными (например, насекомыми и птицами) или ветром, водой.

Цветковые растения хорошо приспособились к опылению ветром или животными. В результате дивергенции у них сформировались признаки, по которым можно отличить ветроопыляемое растение от насекомоопыляемого.

Дивергенция – эволюционный процесс, приводящий к расхождению признаков в пределах группы родственных организмов.

Признаки ветроопыляемых растений:

1. Цветки мелкие и невзрачные. Ветроопыляемым растениям нет необходимости приманивать опылителей яркой окраской цветка, запахом или размером. Поэтому они не тратят энергию на синтез пигментов и вязких веществ, которые пригодились бы насекомоопыляемым растениям.

1. В соцветиях обычно большое количество цветков, которые вырабатывают много пыльцы. 

1. Легкая сухая пыльца лучше переносится ветром.

1. Удлиненные тычиночные нити, которые обычно выносят пыльники за пределы самого цветка, предупреждают столкновение пыльцы с преградой в виде лепестков. 

1. Зацветают ветроопыляемые растения до появления листьев. Это необходимо для того, чтобы пыльца не сталкивалась с листочками, а летела именно на женские цветки.

1. Рассеченные широкие рыльца пестиков хорошо улавливают пыльцу. Чем больше площадь у этих «приемников» пыльцы, тем больше вероятность, что пыльцевые зерна окажутся именно на рыльце пестика.

Примеры ветроопыляемых растений: береза, вяз, дуб, кукуруза, ольха, орешник, осина, просо, пшеница, рожь, тополь, ясень.

В цветках ветроопыляемых растений зачастую образуется гораздо больше пыльцы, чем у насекомоопыляемых растений. Как вы думаете почему? Представьте, если мы будем класть в чай сахар не обычным способом, а бросая с ложки издалека, сколько сахара попадет в место назначения? Мало, большая часть разлетится мимо чашки. Так и с опылением.

У насекомоопыляемых растений пыльца переносится с цветка на цветок точечно, целенаправленно, она крупная, ее немного. У ветроопыляемых растений пыльца частично уносится ветром мимо цветков, прибивается дождем, и только небольшое ее количество попадает в цель. Поэтому ее гораздо больше — чтобы увеличить шанс ее попадания именно на нужные цветки. Подобный вопрос может вам попасться в заданиях, требующих развернутого ответа на ЕГЭ.

Признаки насекомоопыляемых растений:

1. Насекомоопыляемые растения имеют яркоокрашенные лепестки и выделяют пахучие вещества для привлечения опылителей.
2. Пыльца достаточно крупная, липкая для удачного прикрепления к телу насекомого.
3. В цветках много нектара, что также привлекает опылителей. 

Нектар – вязкий секрет растений, которым питаются многие насекомые.

1. У этих растений процесс цветения наступает после появления листьев. Это позволяет цветкам быть более заметными на однотонном фоне листвы.

1. Цветки или соцветия достаточно большие для того, чтобы на них могли приземлиться даже очень крупные насекомые.

Примеры насекомоопыляемых растений: бузина, вечерница (ночная фиалка) или табак душистый, гвоздика, гиацинт, дрема белая, жимолость, клевер, кукушкин цвет, липа, львиный зев, любка двулистная, лютик, мыльнянка лекарственная, петуния гибридная, подсолнечник.

В заданиях ОГЭ и ЕГЭ различного уровня сложности могут встречаться вопросы, связанные со способами опыления цветковых растений. Например, задание на установление соответствия между особенностями строения цветка и способом его опыления:

А) пестик с пушистым рыльцем	1) ветроопыляемые 2) насекомоопыляемые
Б) в цветках имеются нектарники
В) цветки имеют запах
Г) цветение и опыление происходит до появления листьев
Д) тычинки на длинных тычиночных нитях
Е) яркий крупный венчик

В соответствии с информацией об особенностях строения цветков растений в зависимости от способа их опыления приведенной выше, мы с вами можем с легкостью определить, какие признаки цветка какому способу опыления соответствуют:

Ответ:

А	Б	В	Г	Д	Е
1	2	2	1	1	2

Цикл развития Покрытосеменных

Жизненный цикл цветковых растений практически повторяет цикл голосеменных. О нём можно прочитать в статье «Семенные растения». Однако есть 2 существенных различия:

1. Цветки вместо шишек. 

Именно в этих органах и будут находиться спорангии – материнские клетки микро- и макроспор. Там же образуются зародышевый мешок и пыльцевое зерно (женский и мужской гаметофиты).

1. Триплоидный эндосперм

Во время оплодотворения один спермий оплодотворяет яйцеклетку, а другой – диплоидную центральную клетку зародышевого мешка. В результате получается триплоидный (n + 2n = 3n) эндосперм.

Взрослое цветковое растение представлено спорофитом. 

1. На нём в период полового созревания вырастают цветки. 
2. В них формируются спорангии. 
3. Происходит мейоз, образуются споры. 
4. Женская спора делится митозом и образует зародышевый мешок, мужская – пыльцевое зерно. 

Зародышевый мешок и пыльцевое зерно – гаметофиты семенных растений. 

1. При опылении пыльцевое зерно попадает на рыльце пестика.
2. Генеративная клетка пыльцевого зерна делится митозом на 2 спермия. 
3. Из вегетативной клетки пыльцевого зерна прорастает пыльцевая трубка. 
4. По пыльцевой трубке спермии попадают в зародышевый мешок, в котором уже сформировались 2 женские гаметы – яйцеклетки. 
5. Происходит оплодотворение, формируется зигота. 
6. Второй спермий оплодотворяет диплоидную центральную клетку зародышевого мешка и образуется триплоидный эндосперм.

Из зиготы путем нескольких митотических делений образуется зародыш семени. Попав в субстрат семечка прорастет в новое взрослое растение — спорофит. Но перед этим растению предстоит не менее важная и ответственная задача — распространить свои семена.

Плоды и распространение семян

Распространение семян — процесс важный не только для одного конкретного растения, а для вида в целом. Цель всего живого на Земле — продолжить существование своего вида, а также по возможности расширить ареал обитания. Поэтому у растений в ходе эволюции образовалось много разных приспособлений для защиты и распространения семян. Но самый главный ароморфоз Покрытосеменных — образование плода. О том, что такое ароморфозы и какие они бывают можно прочитать в статье «Доказательства эволюции живой природы. Результаты эволюции».

Плод – генеративный орган покрытосеменных растений, предназначенный для защиты и распространения семян и образовавшийся из завязи цветка. 

Плод состоит из 

• семени, 
• околоплодника, который образован мякотью и оболочкой (кожицей).

Способы распространения семян

1. Автохория – саморазбрасывание.

При этом околоплодник трескается и выпускает в окружающую среду семена. Так размножается, например, бешеный огурец — растение семейства Тыквенных.

1. Зоохория – распространение семян с помощью животных.

Некоторые плоды животные употребляют в пищу, и семена распространяются потом с фекалиями. Пример – земляника. 

Плоды могут иметь выросты околоплодника, которые прицепляются к шерсти животных и переносятся ими на другие территории. Пример — череда.

1. Анемохория – распространение семян ветром.

Плоды анемохорных растений обычно имеют крыловидные выросты, волоски или хохолки (парашютики) для “парения” по воздуху. Это позволяет перенести семена на большие расстояния. Примеры — клен, одуванчик, тополь.

1. Гидрохория – перенос семян током воды.

Этот способ распространения свойствен растениям, живущим в непосредственной близости от водоёмов. Примеры: кокосовая пальма, ольха, осока, кувшинка.

1. Антропохория – распространение семян человеком. 

Здесь возможны два случая:

• Случайное распространение — когда, например, семечка цепляется за одежду человека, а отваливается от нее совсем в другом месте и там прорастает. Пример: репейник. 
• Направленное распространение — человек собирает семена осенью, а весной сеет их на новое место. Пример: подсолнечник.

Классификация плодов

Цель у всех плодов примерно общая — защитить семена и способствовать их распространению. Но способы достижения этих целей могут отличаться. В связи с этим выделяют разные классификации плодов.

• По количеству семян плоды делятся на односемянные и многосемянные. 
• По составу околоплодника – на сочные и сухие. 

При характеристике того или иного плода учитываются оба эти признака. Поэтому выделяют:

Сухие
Односемянные	Многосемянные
Орех — имеет деревянистый околоплодник.	Боб — семена располагаются на двух створках.
Желудь — имеет жесткий кожистый околоплодник.	Стручок и стручочек — семена располагаются на перегородке между двумя створками.
Семянка — околоплодник не срастается с семенем, но прилегает к нему.	Коробочка — мелкие семена высыпаются через отверстия.
Зерновка — семенная кожура срастается с околоплодником.
Крылатка — имеет выросты для анемохории.
Сочные
Односемянные	Многосемянные
Костянка — твердый внутренний слой околоплодника образует косточку, в которой содержится семя.	Ягода — имеет толстую оболочку, сочную середину, обычно с несколькими плотными семенами внутри.
	Тыквина — плод с сочным внутренним слоем, мясистым средним и твердым наружным, семян много.
	Яблоко — оболочка относительно мягкая, сочная объемная сердцевина, несколько семян.
	Померанец (плод цитрусовых) — очень сочный, с несколькими семенами.

Также существуют сборные (сложные) плоды, которые эволюционно образовались при срастании нескольких простых плодов:

1. Многокостянка состоит из множества костянок. Примеры: малина, ежевика.
2. Многоорешек — из орешков. Примеры: шиповник, земляника.
3. Соплодия — плоды, сохранившие внутри структуру соцветия. Примеры: инжир, ананас. 

Мы с вами уже немного привыкли к тому, что в мире вокруг нас все не просто так. В этой статье мы с вами узнали, что семена одуванчика не просто так летят по ветру в солнечный летний день, а соцветия репейника не просто так цепляются за одежду. Если бы они перестали это делать, то спустя какое-то время, возможно, перестали бы существовать как отдельный вид. Кстати, об этом и других условиях существования видов можно почитать в статье «Вид и его критерии». 

Фактчек

• Цветок – орган, характерный только для покрытосеменных растений. Он содержит тычинки или пестики. 
• Опыление – процесс переноса пыльцы на рыльце пестика (у покрытосеменных) или женскую шишку (у голосеменных). 
• Плод – генеративный орган покрытосеменных растений, предназначенный для защиты и распространения семян и образующийся из завязи цветка. 
• Плод состоит из семени и околоплодника, который образован мякотью и оболочкой (кожицей). 
• По количеству семян плоды делятся на односемянные и многосемянные, а по составу околоплодника – на сочные и сухие.

Проверь себя

Задание 1.
Какой плод характерен для цитрусовых растений?

1. ягода
2. многокостянка
3. померанец
4. соплодие

Задание 2.
Из перечисленных плодов выберите сухой односемянный.

1. многоорешек
2. костянка
3. яблоко
4. орех

Задание 3.
Какое растение относится к автохорным?

1. бешеный огурец
2. кокосовая пальма
3. клён
4. земляника

Задание 4.
Каким способом распространяются семена одуванчика? 

1. автохория
2. анемохория
3. зоохория
4. гидрохория

Задание 5.
Из какой структуры прорастает пыльцевая трубка?

1. генеративная клетка
2. вегетативная клетка
3. зародышевый мешок
4. макроспора

Задание 6.
Что происходит в результате двойного оплодотворения? 

1. вторая пара гамет погибает
2. образуется зигота и гаплоидный эндосперм
3. образуется зигота и триплоидный эндосперм
4. образуется пыльцевое зерно

Ответы: 1. — 3; 2. — 4; 3. — 1; 4. — 2; 5. — 2; 6. — 3.