Что такое семенные растения. Глава vii семенные растения

. План

1. Общая характеристика семенных растений

Основные понятия : семян, семядоли, шишка, цветок, гаметофит, спорофит, антеридии, архегонии, спорофилы, разноспоровые растения

1 Общая характеристика семенных растений

К семенных растений относятся два отдела:

o. Покрытосеменные или. Цветочные - имеют цветок и семена, закрытое околоплодника (плод)

Семенные растения по сравнению с споровыми представляют собой более высокий уровень организации, поскольку главным зачатком для расселения вида является качественно новое образование - семена. Самая эволюционное преимущество а семенных растений перед споровыми заключается в том, что половой процесс у них не зависит от капельно-жидкой воды. Благодаря такой независимости семенах растения получили возможность расселяться на всей. Земл и и стали прогрессивной группой рослиин.

В отличие от высших споровых, в которых споры одноклеточные, в семенных растений семена многоклеточное и содержит в себе сформирован зародыш и запас питательных веществ для его развития

В семенных растений наблюдается дальнейшее усовершенствование и еще большее преимущество в цикле развития спорофита и редукция гаметофита, существование которого полностью зависит от спорофита

2 Общая характеристика отдела Голосеменные (Pinophyta)

Голосеменные как современные, так и вымершие - это преимущественно дерева, реже кустарник или одревесневшие лианы. Травянистый растений среди них не обнаружено. Возникли палеозое от разноспоровых папоротников, которые позже сни иклы. Современные виды распространены по всему земному шаулі.

1) разноспоровые растения;

2) размножение семенами;

3) развитие в шишках (женских стробилах) голого, непокрытого семян (поэтому отдел растений получил именно такое название);

4) стебель прямой (моноподиальное ветвления) и многолетнее, имеет камбий, способное к вторичному утолщению;

5) сосудов не, древесина состоит только из трахеид, из которых весенние, тонкостенные выполняют ведущую функцию, а осенние, толстостенные - механическую;

6) в древесине много смоляных ходов, заполненных смолой, ярко выраженные годичные кольца прироста древесины; паренхимы в древесине очень мало или ее совсем нет;

7) ситовидные трубки луба не имеют клеток-спутниц;

8) по строению листьев разделяют на две группы:

o растения с крупными листьями (макрофильна линия эволюции);

o растения с мелкими листьями (микрофильных линия эволюции);

9) вечнозеленые (реже листопадные) растения

В жизненном цикле развития голосеменных (рис 54) полностью преобладает бесполое поколение - спорофит (2п). Мужской гаметофит - пыльцевая зерно (микрогаметофит) и женский гаметофит - два архегонии с яйцо еклитинамы (мегагаметофит) развиваются в спорангиях на специальных спороносных побегах - мужских и женских шишках. Вода для оплодотворения не требуется. Спермии проникают в яйцеклетки с помощью пыль ковой трубки, которая развивается во время прорастания пыльцы. Пыльца переносит ветер. В результате оплодотворения развивается семя с семенной кожурой, зародышем и эндоспермом (п), расположенной открыто на чешуе женских шишо шишок.

o. Саговниковые (саговник - имеет 8-15-метровый ствол, покрытый перистыми листьями 2-3 м длиной; двудомное растение; мега-и микроспоры образуются в мега-и микроспорангиях, находящихся на верхушке эти ствола, на женских экземплярах после опыления и оплодотворения сперматозоонами образуется оранжево-красное большое семян)

o гинго (гинго двулопастное - дерево до 40 м высотой с своеобразными, напоминающие раскрыто веер, листьями; листья черешковые с дихотомически разветвленными жилками, ежегодно опадают; двудомное растение; н на женских деревьях после опыления и оплодотворения сперматозоонами образуются семена с сочным и мягкие которым съедобным покровом)

o. Гнетовые (эфедра, гнетум, вельвичия - их стробилы ветвятся дихотомически, вокруг стробилы есть покров, подобный околоцветника цветочных, на отличие от других голосеменных, имеют сосуды во вторичной деревьев вине, половой процесс немного напоминает двойное оплодотворение покрытосеменных, зародыш имеет две семядоли)

o. Хвойные (сосна обыкновенная, тис ягодный, ель обыкновенная, кедр сибирский - ветви размещаются будто кольцами, причем ежегодно образуется одно кольцо; древесина состоит из трахеид и ситовидных трубо ок; настоящих сосудов не; листья игольчатые или чешуйчатые; вечнозеленые растения.

Рис 54. Жизненный цикл сосны обыкновенной (за. Яковлевым,. Челомбитько, 2001):

I - взрослый спорофит, 2 - женская шишка;

3 - мужская шишка;

4 -. Микростробилы с пыльцевыми мешками;

5 - мегастробилы с семяпочками;

6 - пыльцевая зерно (мужской гаметофит);

7 - мегаспора;

8 - пыльцевая трубка с мужской гаметой;

9 - женский гаметофит, который преобразуется в эндосперм;

10 - архегонии из которых сформируется одна яйцеклетка;

12 - молодой спорофит (проросток)

Возникновение семени - это крупнейший аромор- фоз в эволюции растений, обеспечивший их развитие и распространение на Земле.

Все семенные растения - разноспоровые. Если у Споровых растений мегаспора падает на землю, то у семенных остается в мегаспорангии.

Здесь из мега­споры вырастает женский заросток и образуется архе- гоний с женской половой клеткой.

Микроспора (пылинка), переносимая ветром или насекомыми, переносится к спорангию, содержаще­му мегаспору. Микроспора прорастает, превращаясь в очень простой мужской заросток, на котором или об­разуются сперматозоиды (у некоторых Голосеменных), или пыльцевая трубка (у Хвойных и всех Покрыто­семенных). В первом случае сперматозоид сливается с яйцеклеткой, а втором - одно из ядер мужского за­ростка впрыскивается в женский. Второй вариант по­зволяет осуществить оплодотворение при отсутствии воды.

Произошли от древнейших папоротниковидных в девонском периоде. В настоящее время насчитыва­ют около 700 видов деревьев и кустарников. Основную группу составляют хвойные деревья: ель, сосна, ли­ственница, кедр, пихта, можжевельник, туя, кипарис и т.д. В жизненном цикле господствует диплоидный спорофит. Ствол с хорошо развитой корой и древеси­ной, пронизанными смоляными ходами. В ходах нака­пливаются смолы, эфирные масла, бальзамы. Листья хвойные или чешуевидные.

Сосна, многолетнее растение, размножающееся се­менами, которые образуются в шишках. Шишки двух типов - мужские и женские. Мужские шишки раз­виваются у основания молодых побегов. Они состо­ят из оси, покрытой чешуйками, которые и являют­ся микроспорофиллами. На нижней стороне каждой чешуйки находятся 2 микро спорангия (пыльцевых мешка). В них после мейотического деления исход­ных клеток развиваются гаплоидные микроспоры. Из микроспор образуются пыльцевые зерна. Пыльцевое зерно сосны является гаметофитом. Оно покрыто двумя оболочками (экзиной и интиной), между кото­рыми находится камера, заполненная воздухом. Воз­дух облегчает вес пыльцы. Внутри каждой микроспо­ры образуется два спермия и клетки, дающие начало пыльцевой трубке.

Женские шишки развиваются на конце молодых побегов. Шишка образована семенными и кроющи­ми чешуйками. На нижней стороне семенных чешуек формируется по два семязачатка. Это мегаспорангии. Каждый мегаспорангий имеет покров (интегумент) и центральную часть (нуцеллус). В семязачатке есть пыльцевход (микропиле). Мегаспора после митотиче­ского деления прорастает в женский гаметофит, обра­зованный гаплоидным эндоспермом и двумя архего- ниями с яйцеклетками.

Опыление у сосны происходит следующим образом: пыльца приклеивается к семязачаткам смолистым ве­ществом. Вегетативная клетка пыльцы образует пыль­цевую трубку, которая проникает в семязачаток. Примерно через 12-14 месяцев происходит оплодотво­рение. Один из спермиев оплодотворяет яйцеклетку, а другой погибает. Из оплодотворенной яйцеклетки об­разуется диплоидный зародыш - спорофит. Из остат­ков нуцеллуса формируется гаплоидный эндосперм, а из интегумента - кожура семени. Покровы чешуи шишки одревесневают и расходятся. Семена, снабжен­ные крылатыми выростами, разлетаются. При попада­нии в почву в благоприятных условиях они дают нача­ло новому растению.

Произошли предположительно в мезозое от Голо­семенных. Насчитывают около 250 тыс. видов. Они господствуют на большей части суши и создают ос­новную часть фитомассы и кислорода. Освоить сушу покрытосеменные смогли благодаря прогрессивным изменениям вегетативных и репродуктивных орга­нов.

К основным ароморфозам, обеспечившим появ­ление и распространение цветковых растений, отно­сятся:

■ формирование сосудистых проводящих тканей - ксилемы и флоэмы;

■ появление цветка, из завязи которого развивает­ся плод, защищающий семена;

■ возникновение двойного оплодотворения, обе­спечивающего формирование триплоидного эндоспер­ма, необходимого для развития диплоидного заро­дыша;

■ редукция женского гаметофита до 8 клеток заро­дышевого мешка.

Женский гаметофит формируется в завязи пести­ка. Одна из диплоидных клеток семязачатка делится мейотически с образованием 4 гаплоидных мегаспор. Три их них отмирают, а оставшаяся клетка претерпе­вает три митотических деления. Образуется зароды­шевый мешок, или женский гаметофит, состоящий из 8 гаплоидных ядер. Затем в зародышевом меш­ке формируются: яйцеклетка, диплоидное централь­ное ядро (образовавшегося в результате слияния двух ядер зародышевого мешка) и несколько дополнитель­ных клеток.

Мужской гаметофит образуется в пыльниках ты­чинок и представляет собой пылинку. Пылинка содер­жит генеративную и вегетативную клетки. Из генера­тивной клетки образуется два спермия.

При попадании на рыльце пестика, пыльца прорас­тает. Из вегетативной клетки образуется пыльцевая трубка, через которую в зародышевый мешок впры­скивается два мужских ядра. Одно из ядер сливается с ядром яйцеклетки, а другое - с диплоидным цен­тральным ядром. Из оплодотворенной яйцеклетки развивается зародыш, а из триплоидного ядра - ядра запасающей ткани - эндосперм. Этот способ оплодо­творения был открыт С.Г. Навашиным и получил на­звание двойного оплодотворения.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ №24

а) семенное размножение; б) наличие всех органов растения; в) зависимость оплодотворения от воды; г) отсутствие настоящих проводящих сосудов.

2. Шишка хвойных - это:

а) плод; б) система побегов; в) семязачаток; г) заро­дыш.

3. Что образуется в красноватых шишках сосны?

а) пыльцевые мешки; б) семязачатки; в) споры; г) и пыльцевые мешки, и семязачатки.

а) развитие из спор; б) наличие цветка; в) развитие из семени; г) деление на классы однодольных и дву­дольных.

5 Оплодотворение у цветковых растений называет­ся двойным потому, что:

а) оно происходит в разных местах растения;

б) оплодотворяются ядро яйцеклетки и диплоидное ядро женского гаметофита; в) оно происходит подряд два раза; в) в результате образуются два зародыша; г) в нем участвуют два органа размножения.

6. Околоплодник цветковых образуется из:

а) семязачатка; б) из стенки завязи; в) из цветоло­жа; г) из пыльника.

7. Чем представлены гаметофит и спорофит сосны?

8. Как происходит оплодотворение у сосны?

9. По каким признакам можно отличить мужскую шишку от женской?

10. При двойном оплодотворении из центральной клетки, после ее оплодотворения образуется: а) зиго­та; б) эндосперм; в) околоплодник; г) зародыш.

Цветок и его функции. Соцветия и их биологическое

значение

Цветок - это видоизмененный побег, служащий для семенного размножения. Цветок развивается из генеративной почки. Стеблевая часть цветка представ­лена цветоножкой и цветоложем. Остальные части - чашечка, венчик, тычинки, пестик представляют со­бой видоизмененные листья. Совокупность чашечки и венчика называется околоцветником. Околоцвет­ник, не подразделенный на чашечку и венчик, назы­вается простым. Околоцветник с чашечкой и венчи­ком называется двойным.

Главные части цветка - тычинки и пестик. Ты­чинка состоит из тычиночной нити и пыльника, вну­три которого созревает пыльца (процесс созревания пыльцы называется микроспорогенезом). Совокуп­ность тычинок одного цветка называется андроцеем. Пестик (плодолистик) состоит из рыльца, столбика и завязи. Внутри завязи находится семяпочка (семя­зачаток), из которой после оплодотворения развива­ется семя. Из стенок завязи развивается плод. Сово­купность всех пестиков цветка называется гинецей. Цветки, в которых есть и пестики и тычинки, называ­ются обоеполыми. Однополые цветки содержат либо тычинки, либо пестики. Растения с однополыми цвет­ками делятся на однодомные - те, на которых есть и тычиночные и пестичные цветки, и двудомные - те, на которых развиваются или тычиночные или пе­стичные цветки.

Цветки могут быть одиночными или собранными в соцветия - группы цветков, расположенных в опре­деленном порядке.

Соцветия более заметны для опылителей, легче опыляются ветром. На растениях, несущих соцветия, количество созревающих плодов значительно больше, чем на одиночных цветках.

Соцветия делятся на простые и сложные. У про­стых соцветий на главной оси расположены цветки, у сложных - простые соцветия. Простые соцветия - кисть (люпин), колос (подорожник), початок (кукуру­за), простой зонтик (вишня), головка (клевер), корзин­ка (астры), щиток (рябина).

Сложные соцветия - сложная кисть или метелка (сирень), сложный зонтик (петрушка), сложный колос (пшеница), сложный щиток (пижма).

Семя, плод

Семя - орган, образующийся в результате полово­го размножения цветковых растений и служащий для расселения растений. Развивается из семязачатка. Семя состоит из зародыша, эндосперма и семенной ко­журы. Зародыш состоит из корешка, почечки и одной или двух семядолей. У однодольных семядоля одна, а запас питательных веществ содержится в эндоспер­ме. У двудольных растений две семядоли. Некоторые из Двудольных запас питательных веществ содержат не в эндосперме, а в семядолях. Семенная кожура об­разуется из покровов семяпочки и защищает зародыш от высыхания. Для прорастания семян необходимы определенная температура, влажность, воздух.

Покой семян - важное приспособительное свой­ство, предохраняющее от преждевременного прораста­ния.

Плоды - органы защиты и распространения се­мян. Плод - это конечный этап развития цветка. Раз­вивается из завязи цветка. Стенки завязи образуют околоплодник. В зависимости от типа околоплодника плоды делят на сухие и сочные, многосемянные и од­носемянные.

Сухие односемянные плоды - семянка, зерновка, орех (подсолнух, рожь, лещина^.

Сухие многосемянные плоды - боб, стручок, коро­бочка (соя, капуста, мак).

Сочные односемянные - костянка (вишня, слива, абрикос).

Сочные многосемянные - ягода (виноград, томат).

Особые виды сочных многосемянных плодов:

■ яблоко - завязь погружена в ткань цветоложа (яблоня, груша, айва)

■ тыквина - околоплодник твердый, образован из нижней завязи.

■ померанец - многогнездный плод, образован­ный из верхней завязи (апельсин, лимон, мандарин).

Плоды, образованные из нескольких цветков, назы­ваются соплодиями.

Сложные плоды:

■ многоорешек

■ многокостянка

■ земляничина (мякоть земляники - это цветоло­же, а настоящие плоды - орешки на поверхности зем­ляничины).

Приспособления плодов к распространению связа­ны со способом распространения - животными, ве­тром, водой. Крючки, зацепки, цвет, вкус, летучки, парашютики и др. приспособления обеспечивают рас­селение растений в природе.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ №25

1. Какова роль цветка в жизни растения?

2. Что общего и различного в процессах оплодотво­рения голосеменных и покрытосеменных растений?

3. Приведите примеры растений, обладающих опре­деленным типом соцветия.

4. Расскажите о классификации плодов.

Ткани высших растений

Ткани - это устойчивые комплексы клеток, сход­ные по своему строению, происхождению и функци­ям. У прокариот и примитивных водорослей тканей нет.

Клеточная дифференциация начинается у бурых водорослей и достигает максимума у покрытосемен­ных растений. Различают следующие основные груп­пы тканей:

■ образовательные

■ основные

■ проводящие

■ покровные

■ механические

■ выделительные

1. При сборе бересты у дерева повреждают:

а) камбий, б) ксилему, в) флоэму, г) сердцевину.

2. Образовательная ткань находится в:

а) всасывающей зоне корня, б) верхушке стебля,

в) флоэме, г) сердцевине стебля.

3. Механическая ткань - это:

а) паренхима, б) мензенхима, в) склеренхима,

г) эпидермис.

4. Какие функции выполняет жилка листа?

Вегетативные органы цветковых растений

Орган - это часть тела, состоящая из различных тканей, имеющая определенную форму и выполня­ющая определенные функции. Вегетативные органы обеспечивают обмен веществ и рост растения. К ним относятся корень, стебель, лист.

Корень - орган растения, выполняющий функции закрепления растения в почве, почвенного питания водой и минеральными веществами, запасания орга­нических веществ, вегетативного размножения под­земными частями.

Корень является осевым органом с радиальной сим­метрией. Верхушка корня покрыта корневым чехли- ком, под которым находится верхушечная меристе­ма - образовательная ткань, обеспечивающая рост корня.

Разновидности корней: главные, боковые, прида­точные. Совокупность всех корней одного растения об­разует корневую систему. Корневые системы двудоль­ных растений, как правило, стержневые, корневые системы однодольных растений, как правило, мочко­ватые.

На продольном разрезе молодого корня видны 4 зоны:

■ зона деления, или верхушечная меристема, об­разующая конус нарастания корня. Эта группа кле­ток образует клетки корневого чехлика и слизь, за­щищающие корень и облегчающие его продвижение в почве.

■ зона растяжения образована молодыми, расту­щими клетками. Здесь начинается формирование тка­ней корня: покровной - эпиблемы, проводящей ткани осевого цилиндра, боковой меристемы в виде перицик- ла, расположенного вокруг осевого цилиндра.

■ зона корневых волосков (зона всасывания) обра­зована выростами клеток эпиблемы (первичной, од­нослойной всасывающей ткани корня, называемой еще ризодермой).

На поперечном срезе молодого корня в этой зоне обнаруживаются: первичная кора, находящаяся под эпиблемой, под ней находится эндодерма, окружаю­щая центральный цилиндр. В центральном цилиндре находятся сосуды ксилемы и флоэмы, сердцевина.

я зона проведения, здесь формируются боковые корни и вторичная структура корня многолетних рас­тений. У однолетних растений сохраняется только пер­вичная структура корня.

Транспорт воды из почвы в корень происходит пас­сивно, благодаря разности осмотических давлений между цитоплазмой клеток эпиблемы и водных рас­творов почвы. А эта разность давлений, в свою оче­редь, создается активно за счет затраты энергии. Из клеток эпиблемы вода поднимается в проводящие эле­менты осевого цилиндра в результате роста осмотиче­ского давления. В сосудах корня давление поднимает­ся до 3 атмосфер. Оно создано за счет затраты энергии растением. Вверх по стеблю вода поднимается за счет испарения воды в листьях.

У многих растений встречаются видоизмененные корни: корнеплоды (у редиса, редьки, свеклы и т.д.), корневые клубни (у георгина, батата). Корни мно­гих растений вступают в симбиоз с грибами, образуя микоризы или грибокорни. Корни бобовых растений вступают в симбиоз с бактериями рода ЛизоЫит. В результате образуются клубеньки. Бактерии фик­сируют атмосферный азот и обеспечивают им расте­ния.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ №27

1. Основную массу корневой системы злаков состав­ляют корни:

а) боковые; б) главные; в) придаточные; г) воздуш­ные.

2. Клетки корневого чехлика образованы:

а) покровной тканью, б) камбием; в) ситовидными трубками; г) всасывающей тканью

3. Корни поглощают воду из почвы путем:

а) активного транспорта; б) осмоса; в) возникнове­ния корневого давления.

4. Расскажите о видоизменениях корней.

Побег - это стебель с расположенными на нем ли­стьями и почками. Расположение почек и листьев на побеге бывает:

■ супротивным

■ очередным

■ мутовчатым

Элементы побега формируются из общей апикаль­ной меристемы и обладают единой проводящей си­стемой. Формирование побега относится к крупней­шим ароморфозам, обусловившим выход растений на сушу.

Укороченный зачаточный побег - почка - со­стоит из зачаточного стебля и листьев (вегетативная почка) или цветков (генеративная почка). Почки, не­сущие в себе и листья, и цветки называются смешан­ными. Верхушечные почки обеспечивают рост побега в длину, боковые (пазушные) - обеспечивают вет­вление побега. «Спящие почки» развиваются после отмирания вышележащих почек. Почки могут быть защищены почечными чешуями, и тогда их называ­ют закрытыми. Почки без чешуй называются откры­тыми.

Стебель - осевой вегетативный орган с радиаль­ной симметрией. Обладает верхушечным ростом. Глав­ный стебель развивается из почечки зародыша семени.

Функции стебля:

■ опорная

■ проводящая

■ запасающая

■ фотосинтезирующая

■ рост и ветвление растения

■ вегетативное размножение

Строение стебля. Стебель травянистых растений со­стоит из эпидермы и основной ткани - ассимиляци­онной паренхимы. В ней располагаются проводящие сосудисто-волокнистые пучки, содержащие элемен­ты ксилемы и флоэмы. В стеблях древесных растений ксилема и флоэма разделены камбием. На поперечном срезе такого стебля видны: сердцевина, древесина с го­дичными кольцами, камбий, кора. Кора это весь слой, расположенный кнаружи от камбия. Внутренний слой коры, прилегающий к камбию, образован лубом, или флоэмой.

По характеру роста стебли делятся на прямостоя­чие (сосна), ползучие (огурец), цепляющиеся, лазаю­щие (лианы), вьющиеся (вьюнок).

Видоизмененные стебли образуют корневища, клуб­ни, луковицы.

Лист - это боковой орган растения, обладающий двусторонней симметрией и обеспечивающий функ­ции фотосинтеза, транспирации и газообмена. Лист состоит из листовой пластинки и черешка. В зависи­мости от количества листовых пластинок листья бы­вают простыми (с одной листовой пластинкой на черешке) и сложными (с несколькими листовыми пла­стинками, имеющими собственные черешки). Форма листьев и их расположение на стебле, тип жилкования являются важными систематическими признаками. Листья, не имеющие черешка, называются сидячими. Листья с черешками - черешковыми.

Лист с обеих сторон покрыт эпидермисом. На ниж­ней стороне листа находятся устьица, обеспечиваю­щие газообмен и транспирацию. У водных растений устьица расположены на верхней стороне листа. Мя­коть листа называется мезофиллом. Скелет листа об­разован сосудисто-волокнистыми пучками и механи­ческой тканью. Через черешок проводящие элементы листа связаны со стеблем. По характеру расположения жилок встречаются листья с сетчатым, дуговым и па­раллельным жилкованием. Сетчатое жилкование наи­более характерно для двудольных растений, дуговое и параллельное - для однодольных.

Фотосинтез происходит в столбчатой и губча­той тканях паренхимы. Столбчатая ткань примыкает к верхней кожице, а губчатая к нижней.

В зависимости от среды обитания у листьев воз­никли различные адаптации. У растений засушливых мест адаптации связаны с уменьшением испарения и накоплением запасов влаги. У растений влажных мест обитания адаптации связаны с увеличением транспирации.

В зависимости от характера адаптаций возникли видоизменения листьев: колючки (барбарис, кактус), усики (горох), ловчий аппарат (непентес), мясистые чешуи (лук), плотная кутикула (столетник).

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ №28

1. Из каких почек развиваются яблоки:

а) из вегетативных; б) из пазушных; в) из придаточ­ных; г) из генеративных.

2. Если в одном узле побега развивается более 2 ли­стьев, то расположение листьев на этом побеге:

а) супротивное; б) очередное; в) мутовчатое.

3. Если у растения параллельное или дуговое жил­кование листьев, то у этого растения, скорее всего:

а) стержневая корневая система;

б) мочковатая корневая система;

в) с равной вероятностью может быть любая корне­вая система.

4. Простыми называют листья:

а) с сетчатым жилкованием;

б) с одним черешком и одной листовой пластинкой;

в) с одним черешком и несколькими листовыми пластинками;

г) с несколькими черешками и несколькими листо­выми пластинками.

5. Расскажите о видоизменениях побега.

Однодольные и двудольные растения

Цветковые растения делятся на два класса - дву­дольные и однодольные. Основными признаками клас­са Двудольные являются следующие:

■ в зародыше семени две семядоли

■ корневая система, как правило, стержневая

■ рост стебля в толщину обеспечивается камбием (боковой меристемой)

■ листья обычно с сетчатым жилкованием. Исклю­чение - подорожник

■ цветки имеют двойной околоцветник. Число ком­понентов цветка кратно 5, иногда 4.

■ основные жизненные формы - деревья, травы, кустарники.

Семенные растения.

Основные отличия семенных растений от высших споровых заключаются в следующем:

o Семенные растения образуют семена, служащие для распространения. Подразделяются на два отдела. Голосеменные - растения, распространяющиеся семенами, но не образующие плодов. Покрытосеменные - растения, образующие семена, заключенные в плоды.

o У семенных растений наблюдается дальнейшее совершенствование в жизненном цикле и еще большее доминирование спорофита и дальнейшая редукция гаметофита. Существование гаметофита у них полностью зависит от спорофита.

o Половой процесс не связан с капельножидкой средой, и гаметофиты развиваются и проходят полный цикл своего развития на спорофите. В связи с независимостью процесса оплодотворения от воды, возникли неподвижные мужские половые клетки - спермии, которые достигают женских половых клеток - яйцеклеток - при помощи специального образования - пыльцевой трубки.

У семенных растений единственная зрелая мегаспора остается постоянно заключенной внутри мегаспорангия и здесь же, внутри мегаспорангия, происходит развитие женского гаметофита и процесс оплодотворения.

Мегаспорангий у семенных растений окружен особым защитным покровом, называемым интегументом. Мегаспорангий с окружающим его интегументом называется семязачатком. Это действительно зачаток семени (семяпочка), из него после оплодотворения развивается семя.

Внутри семязачатка происходит процесс оплодотворения и развитие зародыша. Это обеспечивает независимость оплодотворения от воды, его автономность.

В процессе развития зародыша семязачаток превращается в семя - основную единицу расселения семенных растений. У подавляющего большинства семенных растений это превращение семязачатка в зрелое, готовое к прорастанию семя происходит на самом материнском растении.

Для примитивных семян, например, у саговниковых, характерно отсутствие периода покоя. Для большинства же семенных растений характерен более или менее длительный период покоя. Период покоя имеет большое биологическое значение, т.к. он дает возможность пережить неблагоприятное время года, а также способствует более далекому расселению.

Внутреннее оплодотворение, развитие зародыша внутри семязачатка и появление новой, чрезвычайно эффективной единицы расселения - семени - являются главными биологическими преимуществами семенных растений, давшими им возможность полнее приспособиться к наземным условиям и достигнуть более высокого развития, высшие споровые растения.

Семена, в отличие от спор, имеют не только вполне сформированный зародыш будущего спорофита, но и запасные питательные вещества, необходимые на первых этапах его развития. Плотные оболочки предохраняют семя от неблагоприятных природных факторов, губительных для большинства спор.

Таким образом, семенные растения приобрели серьезные преимущества в борьбе за существование, что и определило их расцвет при иссушении климата. В настоящее время это господствующая группа растений.

Многие виды вымерли. В современной флоре насчитывают около 800 видов. Голосеменные широко распространены на всех континентах. В холодной зоне и в горах они формируют обширные леса, хотя по числу видов немногочисленные.

Строение . Спорофиты - преимущественно деревья, реже одревесневающие лианы или кустарники. Травянистых форм нет. Ветвление боковое, нарастание побегов моноподиальиое. Стебель имеет вторичное утолщение. Сосудов у большинства видов нет, древесина состоит из трахеид. Листья у одних видов крупные, рассеченные, похожие на листья папоротниковидных; у других - мелкие, цельные, чешуевидные или игольчатые (хвоя). Голосеменные, за небольшим исключением, - вечнозеленые растения. Корни - главный и боковые - с микоризой. Один из наиболее важных признаков - наличие семязачатков (семяпочек). Семязачаток представляет собой мегаспорангии, окруженный особым защитным покровом - интегументом. Семязачатки расположены открыто на мегаспорофиллах или аналогичных структурах, из них после оплодотворения образуются семена. Образование семени определило громадные преимущества голосеменных перед споровыми и позволило им занять господствующее положение на суше.

Жизненный цикл голосеменных рассмотрим на примере сосны обыкновенной (Pinus sylvestris). Спорофит - дерево высотой до 50 м, достигающее возраста 400 лет. Ветвление боковое. Ствол хорошо выражен, на нем мутовками располагаются боковые ветви. Нарастание побегов моноподиальное. Побеги покрыты бурыми чешуевидными листьями. В пазухах их расположены сильно укороченные побеги, несущие по два игольчатых листа. Игольчатые листья, или хвоя, в сечении имеют плосковыпуклую форму, в центре расположены два проводящих пучка.

Спорообразование начинается примерно на 30 - 40-м году жизни. На одном и том же растении образуются шишки двух видов, резко различающиеся между собой: мужские, расположенные группами, и женские - одиночные.

Мужская шишка образуется в пазухе чешуйки, на месте укороченного побега, длина ее 4 - 5 мм, ширина 3 - 4 мм. Она представляет собой побег с хорошо развитой осью, на которой спирально расположены микроспорофиллы, черепитчато налегающие друг на друга. У основания оси имеются чешуйки, играющие защитную роль. Микроспорофилл яйцевидной формы, тонкий, плоский, с двумя микроспорангиями на нижней стороне. В микроспорангиях к осени заканчивается обособление многочисленных материнских клеток микроспор. Весной происходит мейоз. В результате каждая диплоидная материнская клетка образует четыре микроспоры.

Микроспора одноядерна, спородерма ее состоит из интины и экзины и несет два воздушных мешка, которые возникают вследствие расхождения покровов. Здесь же, в микроспорангии, происходят прорастание микроспоры и образование мужского гаметофита, называемого пыльцой. Он развивается внутри микроспоры и редуцирован еще больше, чем у рассмотренных ранее разноспоровых растений. В результате деления микроспоры образуются антеридиальная клетка и две проталлиальные клетки, которые вскоре разрушаются. Проталлиальные клетки - единственные вегетативные клетки гаметофита. Затем антеридиальная клетка делится и образует генеративную клетку и клетку трубки. Покровы микроспоры остаются покровами пыльцы. Ко времени ее созревания микроспорангии вскрываются продольной щелью, и пыльца высыпается наружу. Воздушные мешки облегчают перенос ее ветром. Дальнейшее развитие мужского гаметофита происходит внутри семязачатка, на женских шишках.

Женские шишки образуются на верхушках молодых побегов. Устроены они более сложно и относительно больших размеров. На главной оси расположены мелкие чешуйки, называемые кроющими. В их пазухах образуются крупные толстые семенные чешуйки с двумя семязачатками на верхней стороне. Семенная чешуйка - это редуцированный боковой побег, а не мегаспорофилл. Молодой семязачаток состоит из нуцеллуса и интегумента. Нуцеллус и есть мегаспорангий. Он имеет яйцевидную форму и срастается с особым защитным покровом - интегументом. Лишь около вершины, обращенной к оси шишки, интегумент имеет отверстие - микропиле (пыльцевход). Вначале нуцеллус состоит.из однородных диплоидных клеток. Затем в средней части его обособляется одна более крупная археспориальная клетка. Она делится путем мейоза и образует четыре мегаспоры. В дальнейшем три из них отмирают. Мегаспорангий никогда не вскрывается, так что мегаспора остается внутри него. Мегаспора многократно делится и образует женский гаметофит, называемый эндоспермом (n). Из двух наружных клеток эндосперма, обращенных к микропиле, образуются два архегония, более редуцированных по сравнению с папоротниковидными.

Пыльца из мужских шишек переносится на семязачатки и улавливается каплей густой жидкости, заполняющей пространство между нуцеллусом и интегументом и выступающей через микропиле. Подсыхая, она втягивает пыльцу внутрь семязачатка на нуцеллус. После опыления микропиле зарастает. Чешуйки женской шишки смыкаются. Мужской гаметофит продолжает свое развитие на мегаспорангии. Экзина лопается, и клетка трубки образует пыльцевую трубку, которая внедряется в ткань нуцеллуса и растет в направлении архегония. Генеративная клетка делится и образует две клетки: клетку-ножку и спермагенную клетку. Они переходят в пыльцевую трубку, которая и доставляет их к архегонию. Непосредственно перед оплодотворением из спермагенной клетки образуются два спермия - мужские гаметы без жгутиков. Пыльцевая трубка через шейку архегония достигает яйцеклетки. Тургор ее повышается, кончик лопается, и содержимое выбрасывается в цитоплазму яйцеклетки. Один из спермиев сливается с ядром яйцеклетки, а второй отмирает. От опыления до оплодотворения у сосны проходит около 13 месяцев. Из зиготы (2n) образуется зародыш. Рост зародыша осуществляется за счет запасных продуктов гаметофита - эндосперма (n). Сформировавшийся зародыш состоит из корешка, стебелька, нескольких семядолей (5 - 12) и почечки. Зародыш окружен эндоспермом, который используется при прорастании. Интегумент образует твердую спермодерму. Так семязачаток превращается в семя. Оно лежит открыто на семенной чешуйке и имеет (у сосны обыкновенной) крыловидный придаток, способствующий распространению семян ветром. Созревание семян наступает осенью, на второй год после опыления. Шишки к этому времени, достигают 4 - 6 см. Они продолговато-эллиптической формы, с заостренной верхушкой, чешуйки одревесневают, из зеленых становятся серыми. Следующей зимой шишки поникают, чешуйки расходятся и семена высыпаются. Отделившись от материнского растения, семя может длительное время находиться в состоянии покоя, и лишь с наступлением благоприятных условий зародыш трогается в рост.

Таким образом, у голосеменных имеется ряд более прогрессивных признаков по сравнению с папоротниковидными: гаметофиты полностью потеряли самостоятельность, они образуются на спорофите и живут на нем, оплодотворение не связано с водой; зародыш спорофита хотя и питается за счет гаметофита, но находится внутри семени и надежно защищен от неблагоприятных условий. Особенность семян голосеменных - их двойственная природа: питательная ткань - эндосперм принадлежит гаметофиту (n), зародыш - зачаток нового спорофита (2n), спермодерма и нуцеллус образуются из тканей материнского спорофита (2n).

Класс Саговниковые - Cycadopsida.

Листья крупные, перистые, реже цельные, ланцетные. Стебель (ствол) имеет мощную сердцевину и кору и относительно небольшую древесину. Семязачатки расположены на листовидных или более или менее метаморфизированных мегаспорофиллах, которые располагаются поодиночке или собраны в шишки. Представляют крупнолистную линию эволюции. Класс делят на три порядка: Семенные папоротники, Саговники, Беннеттиты.

Порядок Семенные папоротники - Pteridospermales.

Это переходная группа от папоротниковидных к голосеменным. С первыми их объединяют строение и внешний вид листьев, строение микроспорофиллов и микроспорангиев; со вторыми - вторичный рост стебля в толщину, наличие семязачатков и семян.

Порядок Саговники - Cycadales.

Объединяет около 100 ныне живущих видов. Они распространены в тропических и субтропических областях Восточной Азии, Австралии, Африки и Америки. Саговники - медленно растущие деревья, достигающие высоты 20 м и живущие до 1 тыс. лет. Двудомные. Стебель неветвистый или слабоветвистый, колонновидный или клубневидноутолщенный, иногда частично скрытый в почве (геофилия). В сердцевине накапливается крахмал. Верхушка стебля заканчивается вегетативной почкой, окруженной пучком вечнозеленых листьев. Листья в почке скручены улиткообразно, как у папоротниковидных, крупные, перистые, длиной до 2 м. Архегонии расположены в углублении эндосперма - архегониальной камере. При прорастании пыльцы из спермагенной клетки образуется 2 - 4 или больше крупных сперматозоидов с многочисленными жгутиками. Они попадают в жидкость архегониальной камеры, некоторое время плавают, а затем один из них оплодотворяет яйцеклетку. Практическое значение саговников невелико. Из сердцевины некоторых видов, особенно саговника поникающегб (Cycas revoluta), изготовляют крупу саго. Саговники - прекрасные декоративные растения, их разводят в оранжереях, а также в открытом грунте.

Порядок Беннеттиты - Bennettitales.

Полностью вымерли. В отличие от всех других голосеменных имели обоеполые шишки. По строению вегетативных органов похожи на саговники, но среди них были и травянистые растения.

Класс Хвойные - Pinopsida.

Листья чаще сидячие, мелкие, ланцетные, игловидные, чешуевидные, реже широкие, крупные. Стебель имеет небольшие сердцевину и кору и мощную древесину. Образуют рыхлые или плотные шишки.

Класс делят на три порядка: Кордаиты, Гинкговые, Хвойные.

Порядок Кордаиты - Coruaitales.

По внешнему виду похожи на современные хвойные. Полностью вымерли.

Порядок Гинкговые - Ginkgoales.

В настоящее время порядок представлен лишь одним видом - гинкго двухлопастным (Ginkgo biloba). Родина - Юго-Западный Китай, но с древних времен его широко культивируют как священное дерево в Японии и повсеместно в Китае. Это листопадное дерево, высотой до 40 м, с ветвистой густой пирамидальной кроной. Побеги двух типов: удлиненные верхушечные и укороченные боковые. Листья черешковые с широкой вееровидной пластинкой. На удлиненных побегах они двухлопастные, с выемкой посредине. Жилкование дихотомическое.

Гинкго - двудомное растение. Мужские шишки формируются в пазухах листьев на укороченных побегах. Микроспорофилл имеет вид тонкой ножки с сорием на верхушке, состоящим чаще из двух висячих микроспорангиев, вскрывающихся продольной трещиной. Женские шишки также формируются в пазухах листьев на укороченных побегах. Каждая шишка несет лишь два семязачатка, расположенных на верхушке дихотомически разветвленной ножки. Оплодотворение, как и у саговников, происходит при помощи сперматозоидов. Гинкго широко используют как декоративное растение, семена его съедобны, древесина ценится наравне с древесиной хвойных.

Порядок Хвойные - Coniferales.

В современной флоре это самые многочисленные представители голосеменных - около 600 видов. Распространены в основном в Северном полушарии, где формируют обширные хвойные леса, состоящие из одного или немногих видов (роды сосна, ель, лиственница, пихта). В Южном полушарии хвойные образуют леса в районах с умеренным климатом (острова Огненная Земля, Новая Зеландия, Тасмания). В тропических областях они растут только в горах.

Строение . Хвойные представлены в основном деревьями, реже кустарниками. Деревья иногда достигают гигантских размеров и возраста свыше 4 тыс. лет. В большинстве случаев имеют побеги двух типов: удлиненные и укороченные. Листья у большинства узкие, игольчатые (хвоя), но у видов более древних родов (араукария, агатис) ланцетные и даже широколанцетные. Некоторые хвойные имеют чешуевидные листья (род кипарис). Листья чаще всего сидячие, цельные, иногда выемчатые на верхушке (род пихта), в сечении плоские, четырехгранные, округлые, длиной от 1 - 2 до 30 - 40 см. Хвоя имеет одну жилку, широкие листья - много параллельных жилок. Хвойные - вечнозеленые растения (кроме видов родов лиственница, ложная лиственница и метасеквойя). Древесина на 90 - 95 % состоит из трахеид. У большинства видов в коре, древесине и листьях имеются схизогенные смоляные ходы, содержащие эфирное масло, смолы, бальзамы.

Размножение . Растения однодомные, реже двудомные. Шишки у них однополые. Мужские шишки чаще всего собраны группами и обычно располагаются в пазухах листьев, реже на верхушках боковых побегов. Микроспорофиллы очень редуцированы, чешуевидные или щитковидные (род тисс). Женские шишки имеют разнообразное строение. На семенных чешуйках расположены семязачатки, один или много.

Архегониев два, но бывает и больше. Образование гаметофитов, опыление, оплодотворение и образование семени мы уже рассмотрели на примере сосны обыкновенной.

Хозяйственное значение . На огромных пространствах приполярных стран и в горах хвойные формируют леса, называемые тайгой, и служат местом обитания многих видов промысловых зверей, птиц и полезных насекомых. Хвойные леса имеют водоохранное и противоэрозионное значение. Они дают основную массу строительной и поделочной древесины. Из них получают бальзамы и смолы, камфару, спирт, целлюлозу и множество других продуктов. Семена некоторых хвойных содержат масло, используемое в пищу. Хвойные служат сырьем для получения медицинских препаратов.

Классификация. Порядок подразделяют на 10 семейств.

Семейство сосновые - Pinaceae.

Одно из самых крупных семейств. Включает 240 видов (10 родов). Распространены в умеренной и субтропической (преимущественно горы) зонах Северного полушария. Некоторые виды произрастают высоко в горах и за Полярным кругом. В Южном полушарии встречаются лишь в Индонезии и на Филиппинах. Преимущественно деревья, реже кустарники. Многие виды - основные лесообразующие породы хвойных лесов.

Род пихта (Abies) . Включает 40 видов. Распространены в Северной Америке (15 видов), Юго-Восточной Азии (7 - 8 видов), Средиземноморье, Средней Европе, на Кавказе, в Гималаях, Сибири. Крупные деревья с мутовчатым расположением ветвей. Хвоя плоская, часто с двумя белыми восковыми полосками с нижней стороны, располагается поодиночке. Женские шишки чаще всего прямостоячие, созревают за один вегетационный период, при созревании распадаются.

В бывшем СССР насчитывают 9 видов. Пихта сибирская (A. sibirica) произрастает на северо-востоке европейской части СССР, в Западной, Центральной и Восточной Сибири, Туве, а также в Монголии. Образует обширные леса. Растет на равнине и в горах. Древесина мягкая, ее используют как строительный и поделочный материал, а также для производства бумаги. Из хвои получают эфирное масло, идущее на изготовление лаков. В молодых ветвях содержится борнеол (камфара). Пихтовый бальзам - превосходное средство для лечения ран. Пихта белая (A. alba) растет в горах Средней, Южной и Западной Европы, где образует леса на высоте до 2 тыс. м. Пихта кавказская (A. nordmanniana) образует в смеси с буком лесные массивы, в основном в западной части гор Кавказа, на высоте до 2 тыс. м. Декоративное дерево. Выращивают на Украине и в Белоруссии.

Род ель (Picea) . Объединяет 45 видов, распространенных в Северной Европе, Центральной и Восточной Азии, Северной Америке. Высокие деревья со светло-серой коркой, с мутовчатым расположением ветвей. Хвоя четырехгранная, с белой полоской на каждой стороне, располагается поодиночке. Корневая система преимущественно поверхностная. Растения теневыносливые. Женские шишки созревают в течение одного вегетационного периода, при созревании семян они повисают, а потом опадают целиком.

Во флоре бывшего СССР 10 видов. Ель обыкновенная (P. abies) распространена в Западной Европе и европейской России. На огромных пространствах образует чистые леса или с примесью березы и сосны. В южных районах растет в смешанных лесах вместе с кленом, липой, дубом. Древесину используют как строевой и поделочный материал, дрова, сырье для изготовления бумаги. При перегонке древесины получают смолу, канифоль, вар, скипидар. Корка содержит дубильные вещества. Ель сибирская (P. obovata) распространена на северо-востоке европейской России, в Западной Сибири. Очень близка к ели обыкновенной. Отличается более мелкими женскими шишками. Ель колючая (P. pungens) растет в Скалистых горах Северной Америки, имеет красивую серебристую хвою, ее широко культивируют как декоративную в России и Западной Европе.

Род лиственница (Larix) . Около 20 видов, распространенных в Азии, Европе, Северной Америке. Входит в состав хвойных лесов. Крупные деревья с мутовчатым расположением ветвей, светолюбивые. Растения летнезеленые. Листья располагаются на удлиненных побегах поодиночке, на укороченных - пучками. Пыльца без воздушных мешков. Женские шишки созревают за один вегетационный период, но висят 2 - 3 года, нераспадающиеся. Древесина красноватая, богатая смолой, прочная, стойкая к разрушению в воде. Ее широко используют на шпалы, в кораблестроении, для крепления шахт, как дрова и для изготовления бумаги.

Во флоре бывшего СССР 7 видов. Лиственница западноевропейская (L. decidua) растет в Альпах и Карпатах, лиственница сибирская (L. sibirica) распространена в северных и восточных районах европейской России и в Западной Сибири, лиственница даурская (L. dahurica) - в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке, прекрасно переносит суровый климат. Это единственное высокоствольное дерево на севере Восточной Сибири и Якутии.

Род сосна (Pinus) . Около 100 видов, распространенных в умеренных областях Северного полушария, в субтропиках формируют горные леса, несколько видов растет в горах тропических областей. Это крупные или небольшие деревья с мутовчатым расположением ветвей. Удлиненные побеги покрыты пленчатыми чешуйчатыми листьями, в пазухах которых образуются укороченные побеги с листьями, расположенными пучками по 2 - 5. Женские шишки созревают 2 - 3 года.

Во флоре бывшего СССР имеется 15 видов. Сосна обыкновенная (P. sylvestris) широко распространена в европейской России, Сибири, доходит до Охотского моря; в Западной Европе - от Скандинавского полуострова до Пиренеев и Балкан. Часто формирует леса на песчаных и супесчаных почвах. Растет также на сфагновых болотах (карликовые формы), а на юге - по известковым и меловым склонам. Древесину широко используют как строительную и поделочную. Из стволов добывают живицу, из которой при перегонке получают корабельную смолу, канифоль, скипидар. В хвое.содержится много аскорбиновой кислоты (витамина С). Молодые побеги используют для изготовления лекарства, пыльцу применяют в медицине в качестве заменителя спор плауна. Сосна сибирская, или сибирская кедровая сосна (P. sibirica), неверно называемая в быту «кедром», - крупноствольное дерево, широко распространенное по всей Сибири и в Монголии, формирует густые леса - кедрачи. Хвоя располагается на укороченных побегах пучками по пять. Женские шишки прямостоячие, семена созревают осенью, на второй год после опыления. При созревании шишки не раскрываются. Семена без крыла, спермодерма твердая. В быту семена называют «кедровыми орешками», их используют в пищу и для получения масла. Дает ценную древесину, из смолы получают скипидар и канифоль. Кедровый стланник (P. pumila) - стелющийся кустарник или небольшое деревце. Растет в Восточной Сибири, на Курильских островах, в Японии. Образует большие заросли, где поселяются промысловые звери - белки и соболя. Семена съедобны. Сосна палласа (P. pallasiana) формирует леса в Крыму и Западном Закавказье, а также в Малой Азии и на Балканах. Сосна пицундская (P. pithyusa) растет на мысе Пицунда, реликтовый вид, занесен в Красную книгу.

Семейство кипарисовые - Cupressaceae.

Объединяет 20 родов, 145 видов. Распространены на всех континентах мира. Деревья и кустарники. Листья чешуевидные, реже игольчатые. Древесина без смоляных ходов. Смола накапливается в специальных клетках. Мужские шишки одиночные, пыльца без воздушных мешков. Чешуйки женских шишек деревянистые, кожистые или сочные.

Род можжевельник (Juniperus) . Около 70 видов, произрастающих в Северном полушарии от Арктики до субтропиков. Несколько видов растет в горах тропической зоны. Небольшие деревья или кустарники. Листья игольчатые или чешуевидные. Чешуйки женских шишек мясистые, сочные, срастаются вместе, образуя шишкоягоду, созревающую два года. Древесину используют для различных целей.

Во флоре бывшего СССР 21 вид. Можжевельник обыкновенный (J. communis) растет в подлеске еловых и сосновых лесов. Листья игольчатые, по три в мутовке. Очень долговечен, живет до 2 тыс. лет.

Можжевельник красный (J. oxycedrus) и можжевельник высокий (J. excelsa) растут в Крыму. В горах Средней Азии можжевельник зеравшанский (J. seravschanica), можжевельник полушаровидный (J. semiglobosa) и др. под общим местным названием «арча» формируют леса - арчовники.

Класс Гнетовые - Gnetopsida.

Гнетовые отличаются от других голосеменных наличием сосудов во вторичной древесине и покровов вокруг микро- и мегаспорофиллов, сильной редукцией женского и мужского гаметофитов, половым процессом, несколько напоминающим двойное оплодотворение покрытосеменных. Семязачаток один, зародыш имеет две семядоли. Смоляные ходы в древесине отсутствуют. Класс Гнетовые делят на три порядка: Эфедровые, Гнетовые, Вельвичиевые.

Порядок Эфедровые - Ephedrales.

В составе порядка одно семейство и один род - эфедра (Ephedra), включающий 40 видов, распространенных в Средиземноморье, Европе и Средней Азии, Индии, Китае, Северной и Южной Америке. Чаще всего это обитатели пустынь, полупустынь, каменистых склонов гор. Небольшие деревья, но чаще кустарники или лианы, достигающие 5 - 8 м высоты. Листья мелкие, обычно чешуевидные, рано опадающие. Ветви ребристые, зеленые, выполняющие функцию фотосинтеза. Растения двудомные. Мужские шишки расположены в узлах стебля по 3 - 4 и больше. Мужская шишка состоит из колонки, на верхушке которой имеется от двух до восьми двух-четырехгнездных микроспорангиев.

Женские шишки в количестве от двух до четырех также расположены в узлах. Женская шишка состоит лишь из одного семязачатка, окруженного толстым покровом. Пыльца переносится ветром, иногда насекомыми. При созревании семян наружный покров женской шишки чаще одревесневает, а чешуевидные кроющие листья становятся сочными и приобретают яркую окраску.

Во флоре бывшего СССР 10 видов. Эфедра двуколосковая (Е. distachya) распространена на юго-востоке европейской России, в Сибири, Средней Азии. Небольшой кустарник высотой до 40 см. В ветвях эфедры содержится алкалоид эфедрин, используемый как лекарство.

Классификация.

Покрытосеменные издавна подразделяют на два класса: Двудольные (Dicotytedoneae) и Однодольные (Monocotyledoneae). Вот наиболее важные и наиболее наглядные признаки отличия этих классов.

Двудольные

o Зародыш имеет две семядоли.

o Зародышевый корешок вырастает в главный корень, несущий боковые корни; корни способны к вторичному утолщению; корневая система по форме чаще стержневая.

o Стебель по мере роста растения утолщается, так как проводящие пучки открытые; на поперечном разрезе стебля они расположены по кругу или имеется единый вторичный проводящий цилиндр.

o Листья простые и сложные с сетчатым жилкованием.

o Число членов компонентов цветка кратно 5, реже 4.

Однодольные

o Зародыш с одной семядолей.

o Зародышевый корешок более или менее рано отмирает, вместо главного корня образуются придаточные корни; корни неспособны к вторичному утолщению, корневая система чаще мочковатая.

o Стебель не утолщается, проводящие пучки закрытые, на поперечном разрезе стебля они расположены как бы беспорядочно.

o Листья простые с параллельным или дуговым жилкованием.

o Число членов компонентов цветка кратно 3.

Необходимо отметить, что в рамках двудольных и однодольных известны отклонения от этих признаков. Так, у некоторых двудольных имеется только одна семядоля (род чистяк), дуговое жилкование листьев (род подорожник), а у однодольных наблюдается утолщение стебля (роды юкка, драцена) и т. д. Поэтому названные признаки имеют относительное значение, и для определения принадлежности растения к тому или иному классу нельзя основываться только на одном признаке из приведенного перечня, а надо брать всю совокупность их.

Класс Двудольные - Dicotyledoneae.

Общее число видов более 200 тыс. (300 семейств). Многие из них имеют первостепенное практическое значение или представляют теоретический интерес.

Класс Однодольные - Monocotyledoneae.

Общее число видов около 64 тыс. (2,6 тыс. родов, 85 - 90 семейств). Основные жизненные формы - преимущественно травы (одно-, дву-, многолетние), реже деревья, кустарники, лианы. Распространены на всех континентах мира. Однодольные представляют собой вполне естественный эволюционный ряд, где отдельные порядки и семейства имеют сходную специализацию и взаимосвязаны переходными формами. Кроме уже приведенных выше отличий однодольных от двудольных, можно назвать еще много дополнительных признаков: флозма у однодольных не имеет лубяной паренхимы и состоит только из ситовидных трубок и сопровождающих клеток; пограничная линия в проводящем пучке между ксилемой и флоэмой дуговидная - ксилема огибает флоэму; листорасположение двурядное; запасные продукты и продукты метаболизма (эфирные масла, дубильные вещества, алкалоиды, гликозиды и т.д.) менее разнообразны, их молекулы более простого строения.

Среди однодольных много высокоспециализированных растений - геофитов, которые переносят неблагоприятные условия жизни в виде корневищ, луковиц, клубней, клубнелуковиц, погруженных в землю; гелофитов, которые живут на болотах и сильно увлажненных почвах; ксерофитов, которые приспособлены к аридным условиям; эфемеров, которые имеют короткий жизненный цикл, заканчивающийся до наступления длительного периода засухи.

Они являются более прогрессивными:

У них есть семя с запасом питательных веществ;

Оплодотворение не зависит от воды, поэтому они могут произрастать повсеместно.

Эти растения размножаются семенами, но не имеют цветков и не образуют плодов. Очень широко они были распространены в палеозойскую и мезозойскую эры, а затем многие из них вымерли. Сейчас их насчитывается около 720 видов. Выделяют классы: Саговниковые, Гнетовые, Гинкговые, Хвойные. В умеренных широтах наиболее часто встречаются хвойные.

Все хвойные – вечнозеленые, реже листопадные деревья или кустарники с игольчатыми или чешуевидными (у кипариса) листьями. Игловидные листья (хвоя ) плотные, кожистые и жесткие, покрыты толстым слоем кутикулы. Устьица погружены в ткань листа, в особые углубления, заполненные воском. Все эти особенности строения листьев обеспечивают хорошее приспособление хвойных к произрастанию в засушливых, так и холодных местах обитания. У многих из них хвоя опадает постепенно в течение 2-3 лет, а у лиственницы – ежегодно. У хвойных прямостоячие стволы, покрыты чешуйчатой корой. На поперечном срезе хорошо видны развитая древесина и менее развитые кора и сердцевина. В коре и древесине имеются смоляные ходы (каналы), клетки которых выделяют эфирные масла и смолу. Смола защищает растение от проникновения микроорганизмов и насекомых. Древесина содержит мало паренхимы и почти на 90% представлена проводящей тканью – трахеидами. Трахеиды – мертвые клетки с толстыми стенками. На концах этих клеток, в местах их соединения находятся поры, через которые идет фильтрация жидкости.

Корневая система у хвойных обычно стержневая, боковые корни часто образуют микоризу.

Рис. 11.Ель Рис. 12. Гинкго двулопастное

Сосна обыкновенная - светолюбивое нетребовательное к почве растение. Достигает 40 м в высоту, имеет прямой ствол, покрытый красно-бурой корой. Продолжительность жизни – до 350 лет. Сосна – однодомное растение, на ее ветвях образуются видоизмененные побеги – шишки , имеющие ось и многочисленные чешуи. У основания молодых побегов образуются зеленовато-желтые мужские шишки – они более тонкие и удлиненные. На чешуях этих шишек располагается по 2 пыльцевых мешка, где созревает пыльца. Пыльцевое зерно овальной формы, в его наружной оболочке есть два воздушных пузырька – они обеспечивают перенос пыльцы ветром. В каждом пыльцевом зерне развиваются две клетки – вегетативная и генеративная. На верхушках молодых побегов располагаются женские шишки, они красноватого цвета и округлой формы. На их чешуйках развиваются по два семязачатка, где формируются яйцеклетка и гаплоидныйэндосперм – это женский гаметофит. В конце мая – начале июня у сосны происходит опыление: пыльца при помощи ветра попадает на семенные чешуйки женских шишек, после чего они смыкаются и склеиваются смолой. От опыления до оплодотворения у

Сосны проходит 12 месяцев. Весной следующего года пыльца – микроспора прорастает и дает начало мужскому гаметофиту. Его вегетативная клетка образует пыльцевую трубку, а генеративная – 2 спермия. По пыльцевой трубке 2 спермия движутся к яйцеклетке, один из них погибает, а второй оплодотворяет яйцеклетку. Из оплодотворенной яйцеклетки – зиготы образуется зародыш семени, а семязачаток превращается в семя. Семена у сосны созревают к осени следующего года. Зимой одревесневшие семенные чешуи расходятся, и семена, имеющие крыловидные придатки разносятся ветром.

Рис. 13. Сосна обыкновенная Попав в благоприятные условия, семена прорастают и

и ветка с шишками первого дают начало спорофиту – крупному листостебельному

и второго года; а-мужские, растению.

б-женские шишки. Другие представители хвойных.

Сосна сибирская кедровая произрастает в Сибири, семена «орешки» не имеют крылышек. Они служат кормом для животных и употребляются в пищу человеком. У дерева ценная древесина, из семян получают кедровое масло, используемое в оптической промышленности.

Сосна кедровая корейская растет на Дальнем Востоке. Ее хвоинки, шишки и семена значительно крупнее, чем у сибирской кедровой сосны.

Ель – теневыносливое дерево с пирамидальной кроной, любит плодородные и достаточно увлаженные почвы. Корневая система слабее, чем у сосны. Располагается более поверхностно, поэтому ель часто страдает от сильных ветров. Хвоинки короткие, острые, расположены по одной и сохраняются на дереве до 7 – 9 лет. Шишки длиной 10 –12 см развиваются в течение одного года. Размножение у ели происходит так же, как у сосны. Срок жизни 300 – 400 лет.

Лиственница выдерживает суровые морозы в Сибири и Якутии. Ее хвоя на зиму опадает. Высоко ценится древесина, так как очень устойчива к гниению.

Секвойя (мамонтово дерево) достигает высоты до 100 метров, живет 3 – 4 тысячи лет. Особо ценится ее древесина –«красное дерево».

Можжевельник – вечнозеленый кустарник с игольчатыми листьями. Его своеобразные шишки имеют нераскрывающиеся чешуи и напоминают мясистые синеватые ягоды.

Значение хвойных. Как и все зеленые растения, они образуют органические вещества в процессе фотосинтеза, поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Хвойные леса задерживают таяние снега, обогащают почву влагой. Сосна выделяет большое количество фитонцидов –летучих веществ, обладающих бактерицидным действием. Человек использует древесину хвойных как ценный строительный и поделочный материал. Древесина ели идет на изготовление бумаги. Из хвойных получают скипидар, канифоль, сургуч, лаки, спирт, пластмассы. Многие хвойные культивируют как декоративные растения.

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

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

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

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

Систематика высших растений

К высшим растениям относятся высшие споровые и высшие семенные растения.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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