Время появления высших растений. Разнообразие высших растений: происхождение и жизненный цикл, отличия от низших растений Все высшие растения состоят из

Происхождение высших растений

Чем ниже уровень эволюционного развития высших растений, тем в большей степени их половой процесс зависит от наличия воды. У более примитивных растений (например, плаунов, хвощей, папоротников и особенно мхов) некоторые фазы развития организма происходят только в воде. Она необходима для активного передвижения мужских половых клеток при оплодотворении, а само половое «поколение» (гаметофит) тоже нуждается для своего существования иногда в очень значительной влажности. Вероятно, предки высших растений жили в водной среде, где проходили и все стадии их развития.

Высшие растения, вероятпо, произошли от каких-то водорослей. Об этом говорит прежде всего то, что в геологической истории растительного мира эре высших растений предшествовала эра водорослей. В пользу этого предположения также свидетельствуют, например, следующие факты:

1) сходство наиболее древней и уже давно вымершей группы высших растений - риниофитов - с водорослями и, в частности, очень сходный характер их ветвления;

2) сходство в чередовании «поколений» высших растений и многих водорослей;

3) наличие жгутиков и способность к самостоятельному плаванию у мужских половых клеток многих высших растений;

4) сходство в строении и функциях хлоропластов.

Предполагают, что высшие растения произошли скорее всего от зеленых водорослей, пресноводных или солоновато-водных.

Наземные условия существования резко отличаются от условий жизни в воде. На земле высшее растение живет одновременно в двух существенно разных средах. В то время как надземные его части приспособились к жизни в атмосфере, подземные органы проводят свою жизнь в почве. Воздушная среда характеризуется гораздо большим содержанием кислорода, чем водная, а ночвенная - иными условиями минерального питания и особенно водоснабжения. Поэтому переход предков высших растений в эти совершенно новые для них условия обитания мог произойти лишь по мере выработки специальных приспособлений для водоснабжения, для защиты половых органов от высыхания и для обеспечения полового процесса. Приспособления эти выразились в возрастающем расхождении спорофита и гаметофита и в появлении защищенных слоем стерильных клеток многоклеточных половых органов; в глубокой морфологической дифференциации спорофита и возникновении многоклеточных вместилищ спор (спорангиев); в развитии проводящей и механической систем тканей, появлении эпидермы, устьиц и т. д. Эволюция большинства высших растений, за исключением вторичных водных форм, шла по пути возрастающего приспособления к условиям наземного существования.

Недавно было высказано предположение, что переходу водорослевого предка высших растений в условия наземного существования значительно способствовал симбиоз с грибами. Как известно, симбиоз с грибами характерен для большинства высших растений, причем наиболее обычной его формой является симбиоз грибов с подземными органами (так называемая микориза).

Грибы, относимые к вымершему роду палеомицес (Palaeomyces), найдены в подземных частях ряда древнейших высших растений, в частности в подземных органах вымершего рода хорнеофит (Horneophyton). Наличие гриба в тканях подземного органа, вероятно, способствовало более интенсивному использованию минеральных веществ, особенно фосфатов, заключенных в бедных питательными веществами субстратах силурийского и девонского периодов. Кроме того, предполагают, что наличие гриба в тканях подземных органов могло также способствовать повышению устойчивости высшего растения к засыханию.

Жизнь растений: в 6-ти томах. - М.: Просвещение. Под редакцией А. Л. Тахтаджяна, главный редактор чл.-кор. АН СССР, проф. А.А. Федоров . 1974 .

Смотреть что такое "Происхождение высших растений" в других словарях:

Представляют ли цветковые растения одну большую естественную группу, происходящую от одного общего корня, или они состоят из нескольких или даже многих независимых линий развития, имеющих происхождение от разных предков? Исключительно… … Биологическая энциклопедия

Просматривая литературу по систематике высших растений, вышедшую хотя бы только за последние несколько десятилетий, читатель легко заметит, что фактически нет единого, всеми принятого подразделения этой группы на отделы и классы. Чаще… … Биологическая энциклопедия

Лист (folium), орган высших растений, выполняющий функции фотосинтеза и транспирации, а также обеспечивающий газообмен с воздушной средой и участвующий в др. важнейших процессах жизнедеятельности растения. Морфология, анатомия листа и его… …

Вопрос о происхождении и эволюции водорослей очень сложен из за разнообразия этих растений, особенно их субмикроскопического строения и биохимических признаков. Решение этой проблемы затруднено, кроме того, плохой сохранностью большинства … Биологическая энциклопедия

В системе высших растений моховидные стоят очень обособленно. Нет никаких связующих звеньев между ними и ныне живущими представителями других отделов высших растепий, а тем более нет промежуточных форм. Поэтому уже давно высказывалось… … Биологическая энциклопедия

В результате дальнейшего морфологического расчленения спорофита возникли специальные органы фотосинтеза листья. У разных групп высших растепий листовые органы спорофита произошли двумя совершенно разными способами. У девонского рода… … Биологическая энциклопедия

Возникновению голосеменных растений предшествовало несколько важных эволюционных событий, которые произошли в течение девонского периода. В области репродуктивной сферы это было возникновение разносноровости. Разноспоровые формы известны… … Биологическая энциклопедия

Каким же образом возник процесс фотосинтеза? Что ему предшествовало и к каким последствиям привело появление этого процесса на Земле? Согласно общепризнанной в настоящее время эволюционной теории происхождения и развития жизни,… … Биологическая энциклопедия

Фитоморфология, наука о закономерностях строения и процессах формообразования растений в их индивидуальном и эволюционно историческом развитии. Один из важнейших разделов ботаники (См. Ботаника). По мере развития М. р. из неё выделились… … Большая советская энциклопедия

В то время как в водной среде, особенно в морях и океанах, преобладают низшие растения, на суше господство почти всюду переходит к высшим растениям. В лесах и в саваннах, в степях, на лугах и на болотах мы видим главным образом, а часто… … Биологическая энциклопедия

Книги

Ягодные культуры. Учебное пособие , Даньков Василий Васильевич, Скрипниченко Маргарита Михайловна, Логинова Светлана Федоровна. В учебном пособии приведены происхождение и биологические особенности ягодных растений. Рассмотрены общие технологические вопросы, обеспечивающие получение высоких и стабильных урожаев.…

Тема: Высшие растения. Происхождение высших наземных растений. Отдел Моховидные

Основные вопросы :

1. Сравнительная характеристика высших и низших растений. Типичные признаки высших растений. Жизненный цикл высших растений.

2. Происхождение высших растений. Отдел Риниофиты.

3. Отдел Моховидные – характерные признаки, особенности жизненного цикла, экологические особенности, классификация Моховидных.

Высшие растения в большинстве живут на суше, т. е. в принципиально других условиях по сравнению с водорослями (низшими растениями). Когда первые растения вышли на сушу (приблизительно 400 млн. лет назад), они сразу были вынуждены приспосабливаться совсем к другим экологическим режимам. Все значимые для растений экологические факторы на суше меняются гораздо в больших пределах, чем в водной среде.

Лимитирующим фактором для большинства наземных растений становится обеспеченность водой. Поэтому появляются покровные ткани (тем совершеннее, чем засушливее условия), проводящие ткани (сначала примитивные - трахеиды и ситовидные клетки, потом - весьма сложно устроенные - сосуды и ситовидные трубки). Формируется развитая корневая система. Возникают мутуалистические взаимоотношения с грибами (микориза) и азотфиксирующими бактериями.

Растение, выйдя на сушу, теряет опору водной среды для своих надземных частей. Как результат формируются механические ткани, противодействующие давлению ветра, дождя и снега.

Тело растений усложняется, образуются две системы органов - корневая, отвечающая за снабжение растений водой и минеральными веществами, и побеговая - несущая фотосинтезирующие листья и репродуктивные органы.

В силу большего разнообразия наземной среды по сравнению с водной, наземные растения гораздо сложнее и разнообразнее по сравнению с водорослями. Количество видов наземных организмов (с учетом представителей всех царств) в 5 раз больше, чем водных организмов. Высших, преимущественно наземных, растений известно около 300 тысяч видов, а низших (водорослей) - около 3- тысяч видов.

Сравним водоросли и высшие растения по основным характеристикам.

Т а б л и ц а 1 (по Миркин и др., 2001 с некоторыми изменениями )

Сравнение низших и высших растений

Характеристика	Низшие растения	Высшие растения
Время появления на Земле	Одноклеточные - 1,8 млрд. лет назад, многоклеточные - 700 млн.	споровые 400 млн. лет назад, покрытосеменные - 200 млн.
Высшие таксоны	Отделы Бурые, Красные, Зеленые водоросли и пр.	Моховидные, Папоротниковидные, Хвощевидные, Плауновидные, Голосеменные, Покрытосеменные
Среда обитания и роль в экосистемах	Преимущественно водная, основные продуценты водных экосистем	преимущественно наземная, продуценты наземных экосистем
Вклад в биологическую продукцию (первичную) биосферы
Доля в фитомассе биосферы
Жизненный цикл	преобладание n, 2n; чередование n и 2n, изоморфная и гетероморфная смена поколений	в жизненном цикле чередуются гаплоидный гаметофит и диплоидный спорофит
Корм северного оленя. В России все виды занесены в Красную книгу РФ. Род Селагинелла, или Плаунок (Selaginella ) включает около 700 видов. Преимущественно тропические и субтропические. В России – 8 видов. Селагинеллы - очень теневыносливые растения (могут расти при освещенности 0,2% солнечного света). В основном влаголюбивые растения. Способны к анабиозу (криптобиозу) при временном пересыхании. Внешне напоминают мелкие плауны. Есть крупные растения до 1 м высотой. Стебли, в отличие от плаунов, имеют дорзовентральное строение (крупные боковые, мелкие спинные листья). Спороносные колоски на верхушках боковых веточек. В колосках – круглые макроспорагнии и овальные микроспорангии (разноспоровость!!!). Заростки эндоспорические. Селагинеллы применяются в современном фитодизайне как почвопокровные растения. Отдел Хвощевидные (Equisetophyta ) Хвощи появились в девоне, расцвет отдела пришелся на каменноугольный период. Произошли от риниофитов. Среди ископаемых представителей отдела обычны древовидные формы, например, каламиты В настоящее время представлен одним классом хвощовые (Equisetopsida) и только одним родом - хвощ (Equisetum ) , насчитывающим около 30 видов. Все современные хвощи –многолетние травы. Для хвощей характерно расчленение на междоузлия и узлы с мутовчато расположенными срастающимися листьями. Функцию фотосинтеза выполняют побеги. В клеточной оболочке много SiO2. В ксилеме обычны трахеиды, могут быть и сосуды; во флоэме – ситовидные трубки. Обычны длинные гипогеогенные корневища, часто с запасающими клубеньками. Для спороносных колосков характерны спорангиофоры, на которых расположены спорангии. Хвощи – равноспоровые растения. Гаметофит одно - или обоеполый. Гаметофит автотрофный, зеленый. Оплодотворение только в каплях воды. Распространение: различные природные зоны и растительные сообщества, как правило, близко от воды. Могут быть трудноискоренимыми сорняками. Лекарственные (могут использоваться как мочегонные). Пихта сибирская встречается в Евразии на огромной площади; пихтовые леса типичны для Западной Сибири. 3) Род Ель - Picea Около 50 видов. В России – 7 видов. Наиболее широко распространены ель сибирская (Picea obovata) и ель европейская (Picea abies) (граница примерно по Уралу). Серебристые ели в культуре – североамериканские виды ель канадская, ель колючая и ель Энгельмана. Теневыносливые деревья до 60 м в высоту и 1,5 – 2 м в диаметре. Доживают до 500-600 лет. Хвоинки четырехгранные или плоские, заостренные, держатся на дереве до 7 лет. 4) Род Сосна - Pinus Около 100 видов в лесах умеренного пояса и горах субтропиков Северного полушария. До 50-75 м в высоту, 120 см в диаметре. Побеги двух типов – длинные, покрытые бурыми чешуевидными листьями, в пазухе которых укороченные побеги с пучком хвоинок (2-8 шт.). Сосна обыкновенная предпочитает легкие почвы (пески). Светолюбива. Сосна сибирская теневынослива. Используют древесину, сосновое эфирное масло, хвою и ее экстракт. Поучают скипидар, канифоль, деготь, древесный уголь . Pinus sibirica – сосна сибирская, кедровая сосна сибирская имеет укороченные побеги с 5 хвоинками. Семена без крыльев. (Сибирь) Pinus strobus – сосна веймутова (восток Северной Америки) Pinus pinea - Сосна пиния, сосна домашняя – неотъемлемая часть средиземноморского пейзажа. Выращивали ради «орешков» на территории Италии с 1 тысячелетия до нашей эры. 5) Род Лиственница - Larix Около 20 видов. Листопадные. Листья мягкие, расположены пучками на укороченных побегах. Древесина твердая, тяжелая, смолистая, очень долговечная. Среди лесных пород в России лиственницы занимают самую большую площадь.

Появление высших растений ознаменовало новую эру жизни планеты. Их возникновение связано с геологическими изменениями в строении материков и необходимостью приспосабливаться к особенностям жизни вне воды.

Разнообразие условий жизни на Земле способствует образованию множества форм существования живых организмов.

Высшие растения — определение, строение, характеристика и признаки

Многоклеточные наземные растения, способные использовать свет в процессе жизнедеятельности, обладающие развитыми органами и тканями, характеризующиеся чередованием типов размножения, называются высшими.

Развитие проходило в стремлении приспособиться к наземному существованию.

Результатом стали преобразования в строении:

корни, всасывающие воду и минеральные вещества, а также укрепляющие растение в почве;
листья, способные к синтезу органических веществ из неорганических;
стебли – проводящие органику и воду.

Наземные растения характеризует чередование поколений и автотрофное питание.

Происхождение высших споровых растений

Теория гласит о том, что предки наземных растений – streptophyta, были вынуждены из-за геологических изменений приспосабливаться к другим условиям жизни. Важное значение имело то, что выживали только наиболее приспособленные водоросли .

У переходных форм вырабатывалась защитная пленка — кутин, откладывающаяся на поверхности. Образование пленки в большом количестве препятствовало газообмену, из-за чего растение погибало. У организмов, кутин которых образовывался умеренно, сформировалась эпидерма с устьицами – сложная ткань, защищающая от высыхания, а также не препятствующая газообмену.

Появление эпидермы препятствовало поглощению воды всем телом, тем самым способствовало образованию одноклеточных нитей — ризоидов. Итогом процесса развития стало формирование более сложной системы – корней.

Освещение на суше значительно превышает этот же показатель в воде, благодаря этому значительно возросло количество и размеры фотосинтезирующих органов – листьев. Распределение веществ, образовавшихся в процессе фотосинтеза , и воды, поглощенной корнями, осуществляется проводящим органом – стеблем.

Быстрое увеличение видов, распространение высших организмов объясняется развитием вегетативных органов и изменениями репродуктивной системы, которая при условиях наземного обитания должна иметь надежную защиту.

Репродуктивные многоклеточные органы наземных растений – гаметангии и спорангии имеют оболочку из живых клеток, которая защищает споры от высыхания.

Чем отличаются высшие растения от низших

Перечислим основные:

Ткани и органы, из которых состоят растения, имеют сложное многоклеточное строение.
Среда обитания в большей степени — суша.
В процессе развития происходит чередование поколений – гаметофита и спорофита.
Спора защищена твёрдой многоклеточной оболочкой.

Отделы высших растений

Согласно классификации, подцарство высших растений включает 9 отделов.

Представители первых трех отделов полностью вымерли. Остальные шесть составляют ныне живущие организмы.

Риниофиты

Первые высшие растения, давшие начало другим отделам – Риниофиты или Риниевые. Для них характерен примитивный травянистый облик, достигающий в высоту 60 см. Имели простейшее строение. Настоящие листья и корни отсутствовали, вместо корней был орган ривомоид, вниз от которого отходили ривоиды, а вверх — стебли.

Фотосинтез осуществлялся стеблем, ветвившимся, преимущественно, на два побега. Спорангии прикреплялись к осям, в них развивались споры.

Наличие покровных тканей, а так же устьиц, говорит о том, что представители отдела произрастали на суше. Наиболее древним представителем отдела считается Куксония.

Зостерофиллофиты

Имеют много общего с риниофитами. Некоторые ученые полагают, что Зостерофиллофиты положили начало Плауновидным. Отличаются тем, что имели прямостоячий стебель, покрытый толстым слоем кутикулы.

Спорангии, собранные колосовидными образованиями, имеют короткую ножку, а также одинаковые споры. Представителем является Госслинглия, у нее нет корней, а на стеблях находятся ветви с закрученными верхушками.

Мохообразные

Особенностью считается преобладание гаплоидной фазы (половое поколение); диплоидная фаза слабо развита. Для полового процесса мхов обязательна влажная среда, поэтому они обязаны произрастать на низменных, болотистых местах, чему способствуют их небольшие размеры.

Основные отличия мохообразных от остальных отделов:

для образования органического вещества достаточно слабого освещения;
поглощение воды производится всем организмом;
способность вырастать на бедных питательными веществами почвах, принимать состояние анабиоза на длительный период. Все это обеспечивает конкурентоспособность по сравнению с другими представителями отделов.

Мохообразные подразделяются на три класса:

Класс печеночные. Для гаметофитов характерно дорзинвентральное строение. Листья всегда однослойные, ризоиды одноклеточные. Произрастают в тропиках, опутывают сплошным ковром почву, стволы, листья деревьев. К ним относят Блассию маленькую (Blassia pusilla).
Класс Антоцеротовые. На краях пластинчатых талломов розетковидной формы расположены меристематические клетки, формирующие лопасти, которые налегают друг на друга и придают таллому курчавость. Самым распространенным является род Антоцерос.
Класс мхи. Их характеризует наличие листостебельных побегов радиальной симметрии. Ризоиды расположены на листьях, стеблях — всегда многоклеточные. Большинство мхов произрастают в северных и умеренных широтах. Ярким представителем являются сфагновые, их виды различаются не только строением, но также приуроченностью к природным условиям.

Плауновидные

Травянистые формы плауновидных можно встретить и в настоящее время. Они имеют побеги с мелкими листьями, корни.

Листья представляют цельную листовую пластинку в расширенным основанием в виде подушечки. Делятся на два класса — Плауновидные и Полушниковые.

Псилотовидные

Psilotophyta представлены всего одним семейством – Псилотовые. Корни отсутствуют, поэтому они часто произрастают на других деревьях. Могут встречаться как на богатых органическими веществами почвах, так и скалах тропических лесов. В процессе оплодотворения обязательно участие воды.

Один из представителей — Псилот голый – декоративный папоротник. Получил название из-за отсутствия листьев. Растет у основания стволов пальм или гумусных почвах. Размножается спорами.

Хвощевидные

Отдел разделен на два класса – Сфенофилловые и Хвощевые.

Ярким представителем является хвощ полевой — многолетнее травянистое растение с корнями. Служит индикатором кислых почв.

Стебли расчленены на междоузлия, от которых отходят слаборазвитые, темные, похожие на зубчики листья. Споры расположены в спороносном колоске. Размножение осуществляется при высокой влажности: дождь или обильная роса.

Папоротниковидные

Многолетние травянистые, реже древовидные растения. Характеризуются макрофиллией – мощно развитыми листьями относительно короткого . Их большие листья (вайи) бывают цельные или сильно расчлененные, закручены улиткой в почке.

У большинства папоротников листья выполняют две функции – фотосинтез и спороношение. Распространились по всему земному шару, но максимальное разнообразие видов находится в тропиках.

Отдел насчитывает пять классов: Кладоксилеевые, Зигоптериевые, Ужовниковые, Мараттиевые, Полиподиевые.

Голосеменные

Современная биология включает четыре класса: Саговниковые, Гинкговые, Хвойные и Гнетовые. В древние времена к ним относились еще два, уже вымерших, класса: Семенные папоротники и Беннеттитовые.

Размножение голосеменных осуществляется семенами – многоклеточными органами, содержащими зачаток зародыша, эндосперм и многослойную кожуру. Являются наиболее высокоорганизованным отделом по своим морфологическим особенностям, приближаются к отделу покрытосеменных.

Сосна Коха (Крым)

Типичные представители нашей страны — ель и сосна.

Заключение

Подцарство высших растений прошло большой путь в процессе своей эволюции. У наиболее развитых представителей можно увидеть цветок, семя, плод. Все изменения тела происходили для того, чтобы укрепиться на суше: появление корней, листьев, совершенствование способа размножения.

Только высшие растения способны производить органическое вещество из неорганического.

К высшим относятся все наземные листостебельные растения, размножающиеся спорами или семенами. Современный растительный покров Земли состоит из высших растений, общая биологическая черта которых - автотрофное питание. В процессе длительной приспособительной эволюции автотрофных растений в воздушноназемной среде обитания выработалась общая структура высших растений, выражающаяся в их морфологической расчлененности на листостебельный побег и корневую систему и в сложном анатомическом строении их органов. У высших растений, приспособившиеся к жизни на суше, возникают специальные органы поглощения минеральных растворов из субстрата -ризоиды (у гаметофита) или корневые волоски (у спорофита). Ассимиляция углекислого газа из воздуха осуществляется листьями, состоящими главным образом из хлорофиллоносных клеток. Из проводящей ткани, связывающей два важнейших концевых аппарата - корневой волосок и зеленую клетку листа,-и из опорной ткани, обеспечивающей устойчивое положение растения в почве и в воздухе, сформировалась протостела первичного стебля и корня. Стебель своим ветвлением и листорасположением обеспечивает наилучшее размещение листьев в пространстве, чем достигается наиболее полное использование световой энергии, а ветвлением корня - эффект размещения огромной всасывающей поверхности корневых волосков в сравнительно малом объеме почвы. Первичные высшие растения унаследовали от своих предков-водорослей высшую форму полового процесса - оогамию и двухфазный цикл развития, характеризующийся чередованием двух взаимозависимых поколений: гаметофита, несущего половые органы с гаметами, и спорофита, несущего спорангии со спорами. Из зиготы развивается только спорофит, а из споры гаметофит. На ранних этапах появились два направления эволюции высших растений: 1) гаметофиту принадлежит преобладающая роль в жизни организма, 2) преобладающим «взрослым» растением является спорофит. Современные высшие растения делят на следующие типы: 1)Мохообразные, 2) Папоротникообразные, 3) Голосеменные, 4)Покрытосеменные, или Цветковые.

Важнейшие отличия высших и низших растений

Наиболее распространенная теория происхождения высших растений связывает их с зелеными водорослями. Это объясняется тем, что и для водорослей, и для высших растений характерны следующие признаки: основной фотосинтезирующий пигмент — хлорофилл а; основной запасной углевод — крахмал, который откладывается в хлоропластах, а не в цитоплазме, как у других фотосинтезирующих эукариот; целлюлоза — важнейший компонент клеточной стенки; наличие пиреноидов в матриксе хлоропласта (не у всех высших растений); образование фрагмопласта и клеточной стенки при клеточном делении (не у всех высших растений). И для большинства водорослей, и для высших растений характерно чередование поколений: диплоидного спорофита и гаплоидного гаметофита.

Основные отличия высших и низших растений:

Среда обитания: у низших — вода, у высших — в основном, суша.

Развитие у высших растений разнообразных тканей — проводящей, механической, покровной.

Наличие у высших растений вегетативных органов — корня, листа и стебля — разделение функций между различными участками тела: корень — закрепление и водно-минеральное питание, лист — фотосинтез, стебель — транспорт веществ (восходящий и нисходящий токи).

Высшие растения обладают покровной тканью — эпидермисом, выполняющей защитные функции.

Усиленная механическая устойчивость стебля высших растений за счет толстой клеточной стенки, пропитанной лигнином (придает жесткость целлюлозному остову клетки).

Органы размножения: у большинства низших растений — одноклеточные, у высших растений — многоклеточные. Стенки клеток высших растений надежнее защищают развивающиеся гаметы и споры от высыхания.

Высшие растения появились на суше в силурийском периоде в виде примитивных по строению риниофитов. Оказавшись в новой для них воздушной среде риниофиты постепенно адаптировались к необычной обстановке и на протяжении многих миллионов лет дали громадное разнообразие наземных растений различных размеров и сложности строения.

Одним из ключевых событий раннего этапа выхода растений на сушу было появление спор с прочными оболочками, позволяющими переносить засушливые условия. Споры высших растений способны распространяться ветром.

Высшие растения обладают различными тканями (проводящая, механическая, покровная) и вегетативными органами (стебель, корень, лист). Проводящая система обеспечивает передвижение воды и органических веществ в сухопутных условиях. Проводящая система высших растений состоит из ксилемы и флоэмы. Высшие растения имеют защиту от высыхания в виде покровной ткани — эпидермиса и нерастворимой в воде кутикулы или же пробки, образующейся при вторичном утолщении. Утолщение клеточной стенки и пропитывание ее лигнином (придает жесткость целлюлозному остову клеточной оболочки) придало высшим растениям механическую устойчивость.

Высшие растения (почти все) обладают многоклеточными органами полового размножения. Органы размножения высших растений формируются на разных поколениях: на гаметофите (антеридии и архегонии) и на спорофите (спорангии).

Чередование поколений свойственно для всех высших наземных растений. В ходе жизненного цикла (т.е. цикла от зиготы одного поколения до зиготы следующего поколения) один тип организма сменяется другим.

Гаплоидное поколение называется гаметофитом, поскольку оно способно к половому размножению и образует гаметы в многоклеточных органах полового размножения — антеридиях (образуются мужские подвижные гаметы — сперматозоиды) и архегониях (образуется женская неподвижная гамета — яйцеклетка). При созревании клетки архегоний вскрывается на верхушке и происходит оплодотворение (слияние одного сперматозоида с яйцеклеткой). В результате образуется диплоидная зигота, из которой вырастает поколение диплоидного спорофита. Спорофит способен к бесполому размножению с образованием гаплоидных спор. Последник дают начало новому гаметофитному поколению.

Одно из этих двух поколений всегда преобладает над другим, и на его долю приходится большая часть жизненного цикла. В жизненном цикле мхов преобладает гаметофит, в цикле голо- и покрытосеменных растений — спорофит.

3. Эволюция гаметангиев и жизненных циклов высших растений. Работы В. Гофмейстера. Биологическое и эволюционное значение гетероспории
Свой жизненный цикл - чередование спорофита и гаметофита - высшие растения унаследовали, вероятно, от своих водорослевых предков. Как известно, у водорослей наблюдаются самые различные взаимоотношения диплоидной и гаплоидной фаз жизненного цикла. Но у водорослевого предка высших растений диплоидная фаза была, возможно, развита больше, чем гаплоидная. В этой связи представляет большой интерес тот факт, что от древнейших и наиболее примитивных высших растений вымершей группы риниофитов в ископаемом состоянии достоверно сохранились только спорофиты. Скорее всего это можно объяснить тем, что гаметофиты у них были более нежные и менее развитые. Это характерно также для огромного большинства ныне живущих растений. Исключение составляют только моховидные, у которых гаметофит преобладает над спорофитом.

Эволюция жизненного цикла высших растений шла в двух противоположных направлениях. У моховидных она была направлена в сторону возрастания самостоятельности гаметофита и его постепенного морфологического расчленения, потери самостоятельности спорофита и его морфологического упрощения. Самостоятельной, вполне автотрофной фазой жизненного цикла моховидных стал гаметофит, а спорофит низведен до степени органа гаметофита. У всех остальных высших растений самостоятельной фазой жизненного цикла стал спорофит, а гаметофит у них в течение эволюции постепенно уменьшался и упрощался. Максимальная редукция гаметофита связана с разделением полов. Миниатюризация и упрощение однополых гаметофитов происходили весьма ускоренными темпами. Гаметофиты очень быстро теряли хлорофилл, и развитие все чаще осуществлялось за счет питательных веществ, накопленных спорофитом.

Наибольшая редукция гаметофита наблюдается у семенных растений. Бросается в глаза, что как среди низших, так и среди высших растений все крупные и сложно устроенные организмы представляют собой спорофиты (ламинарии, фукусы, лепидодендроны, сигиллярии, каламиты, древовидные папоротники, голосеменные и древесные покрытосеменные).

Таким образом, всюду вокруг нас, будь то на поле или в саду, в лесу, в степи или на лугу, мы видим исключительно или почти исключительно одни только спорофиты. И лишь с трудом и обычно после долгих поисков мы найдем на влажной почве крошечные гаметофиты папоротников, плаунов и хвощей. Более того, гаметофиты многих плаунов подземные, и поэтому их чрезвычайно трудно обнаружить. И только печеночники и мхи заметны своими гаметофитами, на которых развиваются гораздо более слабые, упрощенные спорофиты, заканчивающиеся обычно одним верхушечным спорангием. А рассмотреть гаметофит любого из многочисленных цветковых растений, как и гаметофиты хвойных или других голосеменных, можно только под микроскопом.

Работы В. Гофмейстера.

Наиболее значительные результаты Гофмейстер получил в области сравнительной морфологии растений. Описал развитие семяпочки и зародышевого мешка (1849), процессы оплодотворения и развития зародыша у многих покрытосеменных растений. В 1851 была опубликована его работа Сравнительные исследования роста, развития и плодоношения у высших тайнобрачных растений и образования семян у хвойных деревьев, итог исследований Гофмейстера по сравнительной эмбриологии архегониальных растений (от мохообразных до папоротникообразных и хвойных). В ней он сообщил о сделанном им открытии - наличии у этих растений чередования поколений, бесполого и полового, установил родственные связи между споровыми и семенными растениями. Эти работы, проводившиеся за 10 лет до появления учения Ч.Дарвина, имели большое значение для становления дарвинизма. Гофмейстер - автор ряда работ по физиологии растений, посвященных в основном изучению процессов поступления воды и питательных веществ через корни.

Биологическое и эволюционное значение гетероспории

Гетероспория— разноспоровость, образование спор различной величины у некоторых высших растений (например, водных папоротников, селагинелловых и др.). Крупные споры - мегаспоры, или макроспоры, - дают при прорастании женские растения (заростки), мелкие - микроспоры - мужские. У покрытосеменных растений микроспора (пылинка), прорастая, даёт мужской заросток - пыльцевую трубку с вегетативным ядром и двумя спермиями; мегаспора, образующаяся в семяпочке, прорастает в женский заросток - зародышевый мешок.

Биологич. значение:

—Стремление к разделении полов, т.е. двудомность:

—разделение во времени: протандрия(плауны)-вначале на гаметофите развив. муж., а затем жен. пол. гаметы.

—протогиния

—физиологическая разноспоровость.

Эволюционное значение гетероспории привело к возникновению семени, а это позволило семен. раст. полностью потерять зависимость от внеш. среды и господств. на Земном шаре.

Отличие высших растений от водорослей.

Высшие растения — это жители наземно-воздушной среды, которое коренным образом отличается от водного.

Наземно- воздушная среда резко отличается от водного по газовому составу. Эти среды различаются между собой также по влажности, температурном режиме, плотности, удельному весу, по свойству изменять силу и спектральный состав солнечного света. Экологические условия наземно-воздушной среды появились причиной изменений в морфологической и анатомической строении вегетативных и репродуктивных органов высших растений в течение длительного процесса эволюции. Это привело к выработке у высших растений приспособлений к наземного образа жизни.

Высшие растения, зародышевые растения (Embryobionta, Embryophyta, от греч. Embryon — зародыш и phyton — растение), порослевые, листостеблевые (Сormophyta, от греч. Kormos — стебель, phyton — растение), таломные растения (Telomophyta, Telomobionta, талом — надземный осевой цилиндрический орган древних высших растений и phytа — растение) отличаются от низших растений (Thallophyta, от греч.thallos — слоевищ, талом и phyton — растение). Высшие растения — это сложные дифференцированные многоклеточные организмы, приспособленные к жизни в наземной среде (за исключением немногих явно вторичных форм) с правильным чередованием двух поколений — полового (гаметофита) и бесполого (спорофита). Органы высших растений имеют сложную анатомическое строение. Проводящих система первых наземных растений представлена специальными клетками-трахеид, элементами флоэмы, а в более поздних групп — сосудами и сито подобными трубками. Проводящие элементы группируются в закономерные сочетания — сосудисто-волокнистые пучки. У высших растений возникает центральный цилиндр-стела. Сначала центральный цилиндр прост — пратастэла (от греч. Рrotos — простой, stela — колонка, столбец). Затем возникают более сложные стелы: актынастэла (от греч. Actis — луч), плектастэла (от греч. Plectos — сплетенный, скрученная), сифонастэла (от греч. Siphon — трубка), артрастэла (от лат. Arthrus — членисты), дыктыястэла (от греч. diktyon — сеть), эвстэла (от греч. eu — настоящий), атактастэла (от греч. atactos — хаотический) — элементы центрального цилиндра мерыстэли на поперечном разрезе стебля равномерно расположены в основной его паренхиме. Схема маркуемай эволюции стел показано на рисунке 1.

У высших растений имеется сложный вусцейкавы аппарат. В условиях наземного жизни у высших растений возникают сильно развитые механические ткани. Половые органы высших растений — гаметангии и спарангии Многоклеточные (или гаметангии редуцированы). В совершенных высших растений они получили название антэрыдыяв (мужских) и архигонияв (женских). Зигота высших растений превращается в типичный шматклетачны зародыш. Половые органы высших растений, вероятно, взяли начало от многокамерная гаметангияв типа современных хетафорафых зеленых водорослей. Характерной чертой высших растений является чередование поколений в цикле развития — гаметафита (полового) и спарафита (бесполого) и соответствующая им изменение ядерных фаз (гаплоидном и диплоидном). Переход от гаплоидном ядерной фазы к диплоидном происходит при оплодотворении яйцеклетки сперматозоиды или спермием. Переход от диплоидном ядерной фазы к гаплоидном происходит при образовании спор со спарагеннай ткани — археспорыя путем мейоза из редукции числа хромосом. Схема общего жизненного цикла споровой сосудистой растения приведена на рисунке 2.

Происхождение высших растений. Предками высших растений, вероятно, были какие-то морские водоросли, в которых в связи с переходом на сушу, в новое окружение вырабатывались специальные приспособления для водоснабжения, для охраны гаметангияв от высыхания и для обеспечения полового процесса. Высказывается мнение и о возникновении высших растений от зеленых шматклетачных водорослей с гетэратрыхальными таломами типа современных хетафоравых со многокамерная гаметангиями. Такие водоросли имели изоморфны чередование поколений в цикле развития. Связывают происхождение высших растений и с группой стрэптафитавых водорослей, близких к калеахетавых или хоровых. Точные ископаемые остатки высших растений (рините, харнэя, харнеяфитон, спораганитэс, псилафит и др.) Известен с силуру (435-400 млн. Лет назад). С момента выхода на сушу высшие растения развивались в двух основных направлениях и образовали две большие эволюционные отрасли — гаплоидном и диплоидном. Гаплоидном ветвь эволюции высших растений представлена отделом мохообразных (Bryophyta). В цикле развития мхов преобладает гаметафит, половое поколение (само растение), а спарафит редуцирован и представлены спарагонам в виде коробочки на ножке. Развитие мохообразных шло от таломных форм к листасцябловых. Вторая эволюционная ветвь высших растений с преобладанием спарафита в цикле развития представлена остальными отделами высших растений. Спарафит в наземных условиях оказался более приспособленным и живой. Эта группа высших растений с преобладанием спарафита в цикле развития достигла наибольшего успеха в завоевании суши. Спарафит достигает крупных размеров, имеет сложную внутреннюю и внешнюю строение, гаметафит этой группы высших растений, наоборот, потерпел редукцию.

В более примитивных высших растений — хвошча-, моха-, папарацепадобных и других некоторые фазы развития зависят от воды, без которой невозможно активное перемещение сперматозоидов. Значительная влагу субстрата, атмосферы необходимо для существования гаметафитав. В семенных, как наиболее высокоорганизованных растений, приспособление к наземного образа жизни выразилось в независимости полового процесса размножения от капельно-жидкой среды. Схема эволюционных изменений растений в направлении увеличения размеров бесполого (2n) и редукции полового (n) поколений показано нарисунке 3.

Постепенно шло совершенствование высших растений, их адаптация к разнообразным экологических условий жизни на Земле. В настоящее время высших растений насчитывается свыше 300 тысяч видов. Они господствуют на Земле, обитают ее от арктических областей до экватора, от влажных тропиков до сухих пустынь. Высшие растения образуют различные типы растительности — леса, луга, болота, заполняют водоемы. Многие из них достигают гигантских размеров (секвойи — до 110 м и более); другие — маленькие, в несколько миллиметров (ряски, некоторые пячоначники, мхи). При всей большого разнообразия внешнего вида высшие растения сохраняют определенное единство в строении. Высшие растения разделяют на 9 отделов: рынияфиты, зостэрафилафиты, мохообразных, деразападобныя, псилотападобныя, хвошчападобныя, папарацепадобныя, голосеменные и покрытосеменные (цветковые). Они сравнительно легко увязываются друг с другом, что свидетельствует о единстве их происхождения.

Описание высших растений. Их происхождение и характеристика

Место высших растений в органическом мире

Современная наука об органическом мире делит живые организмы на два надцарства: доядерные организмы (Procariota) и ядерные организмы (Eucariota). Надцарство доядерных организмов представлено одним царством – дробянки (Mychota) с двумя подцарствами: бактерии (Bacteriobionta) и цианотеи , или сине-зеленые водоросли (Cyanobionta) .

Надцарство ядерных организмов включает три царства: животные (Animalia), грибы (Mycetalia , Fungi , или Mycota) и растения ( Vegetabilia , или Plantae) .

Царство животных делится на два подцарства: простейшие животные (Protozoa) и многоклеточные животные (Metazoa).

Царство грибов подразделяется на два подцарства: низшие грибы (Myxobionta) и высшие грибы (Mycobionta).

Царство растений включает три подцарства: багрянки (Rhodobionta), настоящие водоросли (Phycobionta) и высшие растения (Embryobionta).

Таким образом, предметом систематики высших растений являются высшие растения, которые входят в состав подцарства высших растений, царства растений, надцарства ядерных организмов.

Общая характеристика высших растений и их отличие от водорослей

Высшие растения – это жители наземно-воздушной среды, которая коренным образом отличается от водной среды.

Клетки высших растений:

а, б - меристематические клетки; в - крахмалоносная клетка из запасающей паренхимы; г - клетка эпидермиса; д - двуядерная клетка секреторного слоя пыльцевого гнезда; е - клетка ассимиляционной ткани листа с хлоропластами; ж - членик ситовидной трубки с клеткой-спутницей; з - каменистая клетка; и - членик сосуда.

Высшие растения являются листостебельными растениями, многие имеют корни. По этим признакам на латинском языке их называют Cormophyta (от греч. kormos –ствол, стебель, phyton – растение) в отличие от водорослей – Thallophyta (от греч. thallos – слоевище, таллом, phyton – растение).

Органы высших растений имеют сложное строение. Проводящая система у них представлена специальными клетками – трахеидами, а также сосудами, ситовидными трубками. Проводящие элементы группируются в закономерные сочетания – сосудисто-волокнистые пучки. У высших растений появляется центральный цилиндр – стела.

Сначала центральный цилиндр простой — протостела (от греч. protos – простой, stela – колонка, столб). Затем появляются более сложные стелы: актиностела (от греч. actis – луч), плектостела (от греч. plectos – скручивать, вить), сифоностела (от греч. siphon – трубка), артростела (от греч. arthrus — членистый), диктиостела (от греч. diktyon – сеть), эвстела (от греч. eu – настоящий), атактостела (от греч. ataktos – беспорядочный).

У высших растений имеется сложная система покровных тканей (эпидерма, перидерма, корка), появляется сложный устьичный аппарат. В условиях наземно-воздушной жизни у высших растений появляются мощно развитые механические ткани.

Половые органы высших растений – многоклеточные антеридии (мужские) и архегонии (женские) – взяли начало, вероятно, от многоклеточных гаметангие в водорослей типа диктиоты и эктокорпуса (из бурых водорослей).

Характерной чертой высших растений является чередование поколений в цикле развития – гаметофита (полового) испорофита (бесполого) и соответствующая смена ядерных фав (гаплоидной и диплоидной). Переход от гаплоидной ядерной фазы к диплоидной происходит при оплодотворении яйцеклетки сперматовоидом или спермием. И наоборот, переход от диплоидной ядерной фазы к гаплоидной происходит при образовании спор из спорогенной ткани — археспория путем мейоза с редукцией числа хромосом.

Происхождение высших растений

Гаплоидная ветвь эволюции высших растений представлена отделом моховидные ( Bryophyta)

У более протых форм (споровые растения) гаметофит еще имеет самостоятельное существование и представлен автотрофным или симбиотрофным заростком ( Lycopodiophyta , Equisetophyta , Polypodiophyta) , а у разноспоровых представителей этих отделов он значительно упрощен, редуцирован. У более организованных – семенных растений – гаметофит утратил самостоятельный способ жизни и развивается на спорофите, а у покрытосеменных (цветковых) сведен до нескольких клеток.

Высшие растения, вероятно, произошли от каких-либо водорослей. Об этом свидетельствует то, что в геологической истории растительного мира высшим растениям предшествовали водоросли. В пользу этого предположения свидетельствуют и следующие факты: сходство наиболее древней вымершей группы высших растений — риниофитов – с водорослями, очень сходный характер их ветвления; сходство в чередовании поколений высших растений и многих водорослей; наличие жгутиков и способность к самостоятельному плаванию у мужских половых клеток многих высших растений; сходство в строении и функции хлоропластов.

Предполагают, что высшие растения произошли скорее всего от зеленых водорослей, пресноводных или солоноватоводных. Они имели многоклеточные гаметангии, изоморфное чередование поколений в цикле развития.

Первыми наземными растениями, найденными в ископаемом состоянии, были риниофиты (риния, хорнея, хорнеофитон, спорогонитес, псилофит и др.).

После выхода на сушу высшие растения развивались в двух основных направлениях и образовали две большие эволюционные ветви – гаплоидную и диплоидную.

Гаплоидная ветвь эволюции высших растений представлена отделом моховидные (Bryophyta) . В цикле развития мхов преобладает гаметофит, половое поколение (само растение), а спорофит, бесполое поколение, редуцирован и представлен спорогоном в виде коробочки на ножке. Развитие моховидных шло в сторону возрастания самостоятельности гаметофита и его постепенного морфологического расчленения, потери самостоятельности спорофита и его морфологического укрощения. Самостоятельной, вполне автотрофной фазой жизненного цикла моховидных стал гаметофит, а спорофит низведен до степени органа гаметофита.

Мхи как представители гаплоидной ветви эволюции высших растений оказались менее жизнеспособными и адаптированными к условиям жизни на Земле. Их распространение связано с наличием свободной капельно-жидкой воды, необходимой не только для ростовых процессов, но и для полового процесса. Этим объясняется их экологическая приуроченность к местам, где имеется постоянное или периодическое увлажнение.

Вторая эволюционная ветвь высших растений представлена всеми остальными высшими растениями.

Спорофит в наземных условиях оказался более жизнеспособным и адаптированным к разнообразным экологическим условиям. Эта группа растений более успешно завоевывала сушу. Спорофит у них часто имеет большие размеры, сложное внутреннее и внешнее строение. Гаметофит, наоборот, претерпел упрощение, редукцию.

У более протых форм (споровые растения) гаметофит еще имеет самостоятельное существование и представлен автотрофным или симбиотрофным заростком (Lycopodiophyta, Equisetophyta, Polypodiophyta) , а у разноспоровых представителей этих отделов он значительно упрощен, редуцирован.

У более организованных – семенных растений – гаметофит утратил самостоятельный способ жизни и развивается на спорофите, а у покрытосеменных (цветковых) сведен до нескольких клеток.

В новых условиях шло постепенное усложнение наземных растений с преобладанием в цикле развития спорофита. Они дали начало ряду самостоятельных групп (отделов) растений, приспособленных к разнообразным условиям жизни на суше.

В настоящее время высшие растения насчитывают свыше 300 000 видов. Они господствуют на Земле, населяют ее от арктических территорий до экватора, от влажных тропиков до сухих пустынь. Они образуют различные типы растительности – леса, луга, болота, заполняют водоемы. Многие из них достигают гигантских размеров (секвойядендрон – 132 м при обхвате 35 м, эвкалипт гигантский – 152 м (Флиндт, 1992), вольфия бескорневая – 0,1-0,15 см (Определитель растений Беларуси, 1999).

При всем огромном разнообразии внешнего вида и внутреннего строения все высшие растения сохраняют определенное единство в строении. Высшие растения подразделяют на 9 отделов. Однако они сравнительно легко увязываются между собой, что свидетельствует о единстве происхождения высших растений.

Дата публикования: 2015-02-17; Прочитано: 2096 | Нарушение авторского права страницы

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2018 год.(0.001 с)…

Общая характеристика подцарства высших растений. Укажите основные отделы на рус. и лат. языке. Опишите происхождение и основные прогрессивные признаки.

Включают следующие ныне существующие отделы: моховидные (Bryophyta ), плауновидные (Lycopodiophyta ), псилотовидные (Psilotophyta ), хвощевидные (Equisetophyta ), папоротниковидные (Polypodiophyta ).

Споровые растения появились в конце силурийского периода, более 400 млн. лет тому назад. Первые представители споровых были небольших размеров и имели простое строение, но уже у примитивных растений наблюдалась дифференциация на элементарные органы. Усовершенствованию органов соответствовало усложнение внутреннего строения и онтогенеза. В жизненном цикле происходит чередование полового и бесполого способов размножения и связанное с этим чередование поколений. Бесполое поколение представлено диплоидным спорофитом , половое – гаплоидным гаметофитом .

На спорофите образуются спорангии, внутри которых в результате мейотического деления образуются гаплоидные споры. Это мелкие, одноклеточные образования, лишенные жгутиков. Растения, у которых все споры одинаковые, называются равноспоровыми. У более высокоорганизованных групп споры двух типов: микроспоры (формируются в микроспорангиях), мегаспоры (формируются в мегаспорангиях). Это разноспоровые растения. При прорастании споры образуется гаметофит.

Полный жизненный цикл (от зиготы до зиготы) состоит из гаметофита (период от споры до зиготы) и спорофита (период от зиготы до образования спор). У плаунов, хвощей и папоротников эти фазы представляют собой как бы отдельные физиологически самостоятельные организмы. У мхов гаметофит является самостоятельной фазой жизненного цикла, а спорофит сведен до его своеобразного органа – спорогона (спорофит живет на гаметофите).

На гаметофите развиваются органы полового размножения: архегонии и антеридии . В архегониях , похожих на колбу, образуются яйцеклетки, а в мешковидных антеридиях — сперматозоиды. У равноспоровых растений гаметофиты обоеполые, у разноспоровых – однополые. Оплодотворение происходит лишь при наличии воды. При слиянии гамет образуется новая клетка – зигота с двойным набором хромосом (2n).

Мхи. Дайте общую характеристику (классификация на рус. и лат. языке, преобладающее поколение, особенности строения гаметофита и спорофита, местообитание, роль в образовании растительности).

Укажите представителей (на рус. и лат. языке), значение.

В жизненном цикле доминирует гаметофит. Спорофит самостоятельно не существует, развивается и всегда находится на гаметофите. Спорофит представляет собой коробочку, где развивается спорангий, на ножке, связывающей ее с гаметофитом. Размножаются мхи спорами, могут размножаться и вегетативным путем – отдельными участками тела. Отдел делится на три класса : Антоцеротовые, Печеночные и Листостебельные мхи. Гаметофит имеет темно-зеленое слоевище , дихотомически разветвленное. Сверху и снизу слоевище покрыто эпидермой, с многочисленными устьицами. К субстрату слоевище прикрепляется ризоидами . Талломы раздельнополые, органы полового размножения развиваются на особых вертикальных ветвях-подставках. Мужские гаметофиты имеют восьмилопастные подставки, на верхней стороне которых находятся антеридии . На женских гаметофитах подставки со звездчатыми дисками, на нижней стороне лучей звездочки расположены (шейкой вниз) архегонии. При наличии воды сперматозоиды перемещаются, попадают в архегоний и сливаются с яйцеклеткой. После оплодотворения из зиготы развивается спорогон. Внутри коробочки, в результате мейоза, образуются споры. В благоприятных условиях споры прорастают, из них развивается протонема в виде небольшой нити, из верхушечной клетки которой развивается таллом маршанции.

Плауны. Дайте общую характеристику (классификация на рус. и лат. языке, преобладающее поколение, особенности строения гаметофита и спорофита, местообитание, роль в образовании растительности). Укажите представителей (на рус. и лат. языке), значение.

Стелющиеся побеги плауна булавовидного достигают до 25 см в высоту и более 3 м в длину. Стебли покрыты спирально расположенными ланцетно-линейными мелкими листьями. В конце лета на боковых побегах образуется обычно два спороносных колоска. Каждый колосок состоит из оси и мелких тонких спорофиллов – видоизмененных листьев, в основании которых расположены спорангии почковидной формы. В спорангиях после редукционного деления клеток спорогенной ткани образуются одинаковой величины, одетые толстой желтой оболочкой гаплоидные споры. Они прорастают после периода покоя через 3-8 лет в обоеполые заростки, представляющие собой половое поколение и живущие сапротрофно в почве, в виде клубенька. От нижней поверхности отходят ризоиды. Через них в заросток врастают гифы гриба, образуя микоризу . В симбиозе с грибом, который обеспечивает питание, живет заросток, лишенный хлорофилла и неспособный к фотосинтезу. Заростки многолетние, развиваются очень медленно, лишь через 6-15 лет на них образуются архегонии и антеридии. Оплодотворение совершается при наличии воды. После оплодотворения яйцеклетки двужгутиковым сперматозоидом образуется зигота, которая без периода покоя прорастает в зародыш, развивающийся во взрослое растение. В официнальной медицине споры плауновприменялись в качестве детской присыпки и обсыпки для пилюль. Побеги баранца обыкновенного используют для лечения больных, страдающих хроническим алкоголизмом.

Хвощи. Дайте общую характеристику (классификация на рус. и лат. языке, преобладающее поколение, особенности строения гаметофита и спорофита, местообитание, роль в образовании растительности). Укажите представителей (на рус. и лат. языке), значение.

У всех видов хвоща стебли имеют членистое строение с выраженным чередованием узлов и междоузлий. Листья редуцированы до чешуй и располагаются мутовками в узлах. У хвоща полевого (Equisetum arvense) боковые ветви корневища служат местом отложения запасных веществ, а также органами вегетативного размножения. Весной на обычных или специальных спороносных стеблях образуются колоски, состоящие из оси, которая несет особые структуры, имеющие вид шестигранных щитков (спорангиофоры ). Последние несут 6-8 спорангиев. Внутри спорангиев образуются споры, одетые толстой оболочкой, снабженной гигроскопичными лентовидными выростами – элатерами. Благодаря элатерам споры сцепляются вместе в комки, хлопья.

Заростки имеют вид небольшой длинно-лопастной зеленой пластинки с ризоидами на нижней поверхности. Мужские заростки меньше женских и несут по краям лопастей антеридии с многожгутиковыми сперматозоидами. На женских заростках в средней части развиваются архегонии. Оплодотворение происходит при наличии воды. Из зиготы развивается зародыш нового растения – спорофита.

Вегетативные побеги хвоща полевого (E. arvense) в официнальной медицине применяют: в качестве мочегонного средства при отеках на почве сердечной недостаточности; при заболеваниях мочевого пузыря и мочевыводящих путей; как кровоостанавливающее средство при маточных кровотечениях; при некоторых формах туберкулеза.

Папоротники. Дайте общую характеристику (классификация на рус. и лат. язьтке, преобладающее поколение, особенности строения гаметофита и спорофита, местообитание, роль в образовании растительности). Укажите представителей (на рус. и лат. языке), значение.

От корневища отходят придаточные корни и крупные листья (вайи ), имеющие стеблевое происхождение и длительно нарастающие верхушкой. Среди существующих в настоящее время папоротников имеются как равноспоровые, так и разноспоровые. В середине лета на нижней стороне зеленых листьев в виде коричневых бородавочек появляются группы спорангиев (сорусы) . Сорусы у многих папоротников прикрыты сверху своеобразным покрывалом — индузием. Спорангии образуются на особом выросте листа (плаценте). Споры, При созревании они разносятся током воздуха и в благоприятных условиях прорастают, образуя сердцевидную зеленую многоклеточную пластинку (заросток), прикрепляющуюся к почве ризоидами. Заросток представляет собой половое поколение папоротников (гаметофит). На нижней стороне заростка образуются антеридии (со сперматозоидами) и архегонии (с яйцеклетками). При наличии воды сперматозоиды проникают в архегонии и оплодотворяют яйцеклетки. Из зиготы развивается зародыш, имеющий все основные органы (корень, стебель, лист и особый орган – ножку, прикрепляющую его к заростку)Из корневищпапоротника мужского (Dryopteris filix-mas), получают густой экстракт, который является эффективным противоглистным средством (ленточные черви).

Дайте общую характеристику семенным растениям (классификация на рус. и лат. языке, основные отличия от высших споровых растений). Опишите строение семяпочки и семени. Укажите отличия семени от споры, эволюционное значение семени.

Наличие тканей и деление тела на органы.
Многоклеточные органы полового и бесполого размножения. Органы бесполого размножения- спорангии, органы полового размножения- гаметангии (женские- архегонии, мужские- антеридии).
У высших растений зигота дает начало группе недифференцированных клеток- зародышу, из которого развивается организм путем дифференциации клеток.
Всем высшим растениям свойственно наличие двух жизненных фаз, сменяющих друг друга: спорофита и гаметофита. Вместе они образуют жизненный цикл растения.
У всех высших растений, кроме моховидных в жизненном цикле преобладает спорофит.
Высшие растения подразделяются на споровые и семенные.

У споровых растений процессы полового и бесполого размножения разделены и происходят на разных растениях. Спора состоит из одной клетки- зиготы и содержит малый запас питательных веществ; клетка окружена двумя оболочками: наружной и внутренней. Прорастание споры зависит от благоприятных условий.

Семенные растения размножаются семенами, которые образуются в результате последовательных процессов бесполого и полового размножения на одном растении. Семя – многоклеточное образование, содержит зародыш- молодой спорофит. Содержит запас питательных веществ и защитные покровы.

Мохообразные

Мохообразные (около 25 тыс. видов) относятся к высшим споровым растениям, для которых характерно разделение тела на органы. Мхи встречаются повсеместно, но преимущественно в областях с умеренным и холодным климатом: в густых лесах, на болотах, на коре деревьев, на стенах и крышах деревянных построек, в воде рек и озер, на скалах. Мхи способны переносить большие морозы и сильную жару. Наиболее примитивные из высших наземных растений.

Общая характеристика мхов.

Тело низкоорганизованных мхов представлено слоевищем, у высокоорганизованных мхов тело разделяется на стебель и листья.
Клетки мхов дифференцированы и образуют специализированные ткани. В центре стебля в виде пучков располагается проводящая система, по которой проходят растворы минеральных солей и органические вещества. Проводящая система состоит из гидроидов и лептоидов. Гидроиды- водопроводные мертвые в зрелом состоянии клетки с тонкими стенками. Лептоиды- живые клетки, проводящие органические вещества. Стебель мхов называется каулидий.
Листья представлены линейно-ланцетными зелеными пластинками, состоящими из нескольких слоев клеток. Особые клетки - ассимиляционные - содержат хлорофилл и осуществляют фотосинтез.
Функцию корней выполняют бесцветные прозрачные выросты эпидермиса - ризоиды,- расположенные в нижней части стебля и напоминающие по виду корневые волоски.
В жизненном цикле мхов преобладает гаметофит- листостебельное растение. На гаметофите развиваются архегонии и антеридии.
Спорофит мхов называют спорогоном, он состоит из коробочки, в которой развиваются споры, ножки и стопы, обеспечивающей связь с гаметофитом.
Для оплодотворения необходима вода.

К отделу Моховидных относятся 3 класса: Антоцеротовые, Печеночные и Листостебельные мхи.

Характеристика листостебельных мхов на примере кукушкина льна и сфагнума.

Кукушкин лен - многолетнее растение, представитель зеленых мхов. Он встречается на болотах и в еловых лесах; имеет коричнево-зеленый стебель высотой 15-20 см, на котором спирально располагаются узкие зеленые листья. Кукушкин лен фиксируется в почве ризоидами, которые поглощают воду с растворенными в ней минеральными солями, а в хлоропластах листьев идет процесс фотосинтеза.

Жизненный цикл мха: происходит чередование двух поколений - спорофита и гаметофита. Гаплоидная спора прорастает, образуя зеленую ветвящуюся нить (протонему). Из этой нити вырастают листостебельные растения - гаплоидные гаметофиты. На женских гаметофитах в архегониях - образуются яйцеклетки, в мужских - антеридиях - сперматозоиды. Оплодотворение возможно только при наличии влаги, которая обеспечивает продвижение мужских гамет к яйцеклетке, образуется диплоидная зигота. Через год из нее развивается диплоидный спорофит - коробочка на длинной ножке. Коробочка представляет собой спорангий, имеет крышечку и войлочный колпачок. Путем мейоза в спорангии образуются гаплоидные споры. Созрев, споры высыпаются из коробочки и, попав в благоприятные условия, прорастают, давая начало новому гаметофиту. Нити, развивающиеся из спор мха, похожи по строению на нитчатые зеленые водоросли, что указывает на родство этих двух групп растений.

Т. о., в цикле развития мохообразных преобладает стадия гаметофита и редуцирован спорофит.

Представителем белых, или торфяных, мхов является сфагнум.

Сфагнум - многолетнее растение, постоянный обитатель болот зоны умеренного климата. Стебель сфагнума, сильно ветвящийся, не имеет проводящих пучков. Ризоидов нет. Листья содержат клетки двух типов, расположенных в один слой, Часть клеток узкие, длинные, содержат хлоропласты, в них идет процесс фотосинтеза. Между этими клетками и в местах прикрепления листьев к стеблю находятся крупные бесцветные клетки с отверстиями в оболочках - водосборные клетки . Они способны поглощать большие количества воды и долго сохранять ее. Там, где появляется сфагнум, происходит заболачивание почвы.

Сфагнум размножается так же, как и кукушкин лен, но в отличие от него является однодомным растением.

Сфагнум растет медленно (до 3 см в год) верхней частью побега. Нижние участки стебля отмирают, уплотняются, медленно разлагаются при малом доступе кислорода и образуют торф. Выделяемое мхами антисептическое вещество сфагнол и карболовая кислота тормозят гниение, и в слоях торфа сохраняются, не разрушаясь, пни и корни деревьев, листья и пыльца растений.

Представители:

Значение мхов .

В природе они выполняют роль накопителей влаги и регуляторов водного баланса лесов и прилежащих к ним территорий,
Являются пионерами растительности, поселяются на местах, лишенных жизни.
Накапливают многие, вещества, в том числе и радиоактивные.
Мхи приводят к заболачиванию почвы и делают ее непригодной для посевов.
Главное значение мхов - образование торфа. Торф является полезным ископаемым. Он используется в качестве топлива, удобрения, сырья для химической промышленности (для получения древесного спирта, карболовой кислоты, пластмасс, изоляционных лент и других веществ).
Высушенный сфагновый мох благодаря своим антисептическим свойствам может служить хорошим перевязочным материалом.

ПАПОРОТНИКОВИДНЫЕ

Папоротники - высшие споровые, в основном травянистые, растения, достаточно широко распространенные: их насчитывается около 10 тыс. видов. Они встречаются в пустынях, сухих сосновых лесах, на болотах, озерах, в солоноватых водоемах. Тропические древовидные папоротники достигают в высоту до 20 м. В горных лесах преобладают лианоподобные папоротники и эпифиты, растущие на стволах и ветвях деревьев. Типичные папоротники являются растениями сырых и влажных мест. В умеренном климате наиболее распространены орляк, щитовник, пузырник, страусник.

Характерные черты.

Папоротник имеет корни, короткий стебель и листья (вайи).
Корни придаточные, они развиваются из стебля вместо отмершего корня зародыша.
Стебель представлен коротким деревянистым корневищем и имеет эпидермис, механическую и проводящую (сосудистые пучки) ткани. Стебли многолетние, от них каждый год отрастают новые листья. Точка роста находится на вершине корневища, и весной из нее выходит пучок новых листьев.
Молодые листья свернуты в виде улитки и густо покрыты коричневыми чешуйками. Развитие листа совершается медленно. Листья у папоротника крупные, рассеченные, двоякоперистые. Максимальная длина листа может достигать до 30 м. Осенью листья отмирают.
Хорошо развиты покровные ткани с устьицами, проводящие ткани собраны в пучки. Элементы ксилемы представлены трахеидами.
Лист папоротника совмещает функции фотосинтеза и спороношения. Летом на нижней стороне листа появляются бурые бугорки - сорусы (группы спорангиев), в которых образуются и созревают гаплоидные споры. Созревшие споры разносятся ветром, прорастают, образуя сердцевидную зеленую пластинку - заросток, который имеет в поперечнике 2-4 мм. Заросток прикрепляется к почве ризоидами. На нижней его стороне образуются половые органы: архегонии - женские, антеридии - мужские; в них созревают женские и мужские гаметы. Оплодотворение происходит при наличии влаги (дождь или обильная роса), которая задерживается под заростком. Из зиготы развивается зародыш, который имеет первичный корешок, стебелек и лист. Вначале зародыш прикреплен к заростку и получает от него питательные вещества. Затем он укрепляется в почве и дает начало взрослому растению.
Оплодотворение возможно лишь при наличии воды.
Таким образом, при развитии папоротника происходит чередование двух резко различающихся между собой поколений. Листостебельное растение, на котором образуются споры, называется спорофитом и является бесполым поколением. Оно у папоротника преобладает. Половое поколение - заросток (гаметофит) - представлено небольшой зеленой пластинкой (заростком) .
Папоротниковидные подразделяются на равноспоровые и разноспоровые. У равноспоровых все споры одинаковые и прорастающий из них гаметофит является однодомным. Такие споры образуются в спорангии из материнских клеток спор, которые, делясь мейозом, дают начало тетраде (четырем) совершенно одинаковых спор. У разноспоровых формируются спорангии двух типов - микроспорангии и мегаспорангии. В микроспорангиях из материнских клеток спор в больших количествах образуются тетрады мелких спор -микроспоры, из которых впоследствии прорастают мужские гаметофиты с антеридиями. В мегаспорангиях, также в результате мейоза, из материнских клеток спор образуются одна или несколько очень крупных мегаспор.

Значение папоротников .

Некоторые виды папоротников используют в качестве декоративных растений (адиантум, полиподиум, нефролепис).
Молодые листья определенных видов употребляют в пищу.
Отвары корневищ и настойки некоторых папоротников применяют в медицине как болеутоляющие, противовоспалительные, противоглистные средства, для лечения легочных заболеваний, рахита, желудочных расстройств.
Вымершие папоротники образовали залежи каменного угля.