Десятиклассники! Прямо сегодня начинайте готовиться к ЕГЭ-2017!
Проверьте свою готовность к ЕГЭ здесь: ОНЛАЙН ТЕСТЫ по биологии к ЕГЭ

4.5.1. Жизненные циклы отделов растений

 

Низшие растения (талломные, слоевищные) –

Растения, тело которых не подразделено на органы и ткани; может быть одноклеточным, колониальным, многоклеточным. Органы полового размножения (оогоний и антеридий) и спорангии – одноклеточные.

 

Группа отделов водоросли

Водоросли

низшие растения, населяющие преимущественно водную среду — текучие, стоячие, морские соленые и пресные водоемы. Водоросли могут жить и на суше в пленке воды. В основном это почвенные водоросли и водоросли, обитающие на других растениях.

Размер: 25 мкм – 50 м.

Нет настоящих тканей, вегетативных органов. Автотрофы. Запасные вещества – крахмал, масла.

В клетках есть все органеллы, типичные для растительной клетки, но носители пигментов – не пластиды, а хроматофоры (в которых есть, кроме хлорофилла, пигменты синего, красного, бурого, желтого цвета, которые дополняют оранжево-красные участки солнечных лучей, не проходящих через толщу воды, что позволяет водорослям обитать на больших глубинах).

Тело:

Одна клетка (хлорелла, хламидомонада)

Колония клеток (вольвокс)

Слоевище  (тело, не разделенное на органы и ткани) – неклеточное (каулерпа, вошерия), нитчатое (спирогира, улотрикс), сложнорасчлененное (ламинария)

Размножение:

Вегетативное (частями таллома)

Бесполое (спорами и зооспорами)

Половое (слияние гамет, конъюгация)

 Отделы:

Диатомовые

Эвгленовые

Зеленые

Бурые

Харовые

Красные

  Значение:

в основном, все пищевые цепи в морях и океанах начинаются с планктонных водорослей

участвуют в построении коралловых рифов

большое хозяйственное значение: в пищевой, фармацевтической и парфюмерной промышленности

для получения биомассы как дополнительного источника белка, витаминов и биостимуляторов для животноводства

служат сырьем для получения ценных органических веществ: спиртов, лака, аммиака, органических кислот, йода, брома (бурые), агар-агара (красные).

 

Отдел лишайники

Лишайники

группа низших симбиотических организмов, тело (слоевище) которых состоит из двух компонентов:

—          автотрофного (водоросль, цианобактерии, протисты) – снабжает гриб созданными  в процессе фотосинтеза органическими веществами

—   гетеротрофного (гриб) – поставляет воду с растворенными минеральными солями, защищает автотрофный организм от высыхания.

Комплексная природа лишайников позволяет им получать питание не только из почвы, но и из воздуха, атмосферных осадков, влаги росы и туманов, частиц пыли, оседающей на слоевищах. Поэтому лишайники обладают уникальной способностью существовать в крайне неблагоприятных условиях, часто совершенно непригодных для других организмов, — на голых скалах и камнях, крышах домов, коре деревьев и даже на стекле.

Вегетативное тело лишайников целиком состоит из переплетения грибных гиф, между которыми располагаются водоросли.

У большинства лишайников плотные сплетения грибных нитей образуют верхний и нижний корковые слои:

под верхним корковым слоем располагается слой водорослей, где осуществляется фотосинтез и накапливаются органические вещества.

ниже находится сердцевина, состоящая из рыхло расположенных гиф и воздушных полостей. Функция сердцевины — проведение воздуха к клеткам водорослей. Стенки клеток гриба перфорированы, и клетки соединяются цитоплазматическими мостиками. Оболочки гиф утолщены, обеспечивая механическую устойчивость слоевища. У многих лишайников гифы могут ослизняться. Лишайниковые грибы также имеют жировые гифы в местах прикрепления к субстрату.

Лишайнику присущи биологические свойства, которых нет у гриба и водоросли, взятых отдельно, когда гриб обеспечивает водоросли водой и минеральными солями, а сам пользуется органическими веществами, синтезируемыми водорослью.

Известно более 20 тыс. видов лишайников.

Слоевища лишайников обычно серого, светлого или темно-бурого цвета. Возраст их достигает десятков и даже сотен лет.

Лишайники широко распространены, являются пионерами в освоении скудных местообитаний.

Характерен медленный рост. В силу крайне малой скорости накопления органических веществ ежегодный прирост слоевища невелик и составляет в среднем 0,5—0,7 мм в год.

В зависимости от строения, внешнего вида слоевища выделяют:

Накипные лишайники (около 80% видов) имеют таллом в виде тонкой корочки, прочно срастающейся с субстратом и неотделимой от него.

Листоватые лишайники наиболее высокоорганизованные имеют вид чешуек или пластинок, прикрепляющихся к субстрату пучками гиф.

Кустистые лишайники представляют собой кустики, образованные тонкими ветвящимися нитями или стволиками, прикрепленными к субстрату лишь основаниями.

Размножение лишайников:

главным образом, вегетативным путем — кусочками слоевищ и спорами, которые образует гриб

особыми специализированными образованиями — соредиями и изидиями, возникающими под верхней корой слоевища и состоящими из клеток водоросли, окруженных гифами гриба. При разрывании коркового слоя они разносятся ветром и, попав в благоприятные условия, сразу начинают разрастаться в новое слоевище.

Лишайники являются настолько своеобразной группой живых организмов, что у исследователей до сих пор нет единого мнения об их положении в системе органического мира.

Существуют две точки зрения на лишайники.

Согласно первой, лишайники — самостоятельный таксон (наличие специфических жизненных форм, накипные и кустистые слоевища, способность расти на субстратах, непригодных для роста растений, например, камни, специфический способ размножения как комплексного организма при помощи соредий и изидий, медленный рост и особенный тип метаболизма, в результате которого образуются специфические лишайниковые кислоты, отсутствующие у грибов и автотрофов).

Согласно второй, это биологическая, а не систематическая группа; лишайникам свойственны два важнейших признака, характерных только для растений, — это автотрофный способ питания и неограниченный рост на протяжении сотен лет; гриб, входящий в организм лишайника, будучи отделен от автотрофа, существовать не может. Автотрофы, в том числе и водоросли как представители растений, могут жить самостоятельно.

Лишайники играют важную роль в наземных биоценозах (круговорот  веществ, образование почвенного гумуса, индикаторы экологической обстановки). В хозяйственной деятельности: ягель (корм), в пищу, для парфюмерной промышленности, в производстве антибиотиков и др.

 

Высшие растения

К высшим относятся растения, развитие которых сопровождается образованием зародыша, а тело расчленено на стебель, корень и лист. Это сложные многоклеточные организмы, клетки которых дифференцированы и образуют различные ткани. Архегонии и антеридии многоклеточные (или редуцированные), спорангии многоклеточные.

Появились на Земле в результате выхода на сушу водорослей в силурийском периоде палеозойской эры.

Наземные высшие растения представлены:

споровыми: моховидные, риниофитовидные, плауновидные, хвощевидные, папоротниковидные

семенными растениями: голосеменные и цветковые.

 

Отдел риниофитовидные (ринии)

Первые наземные, ныне вымершие, высшие споровые растения, обитавшие на Земле в силурийском и девонском периодах палеозойской эры; предки высших споровых растений.

Тело представлено безлистными фотосинтезирующими ветвящимися стеблями, на концах которых – спорангии.

В цикле развития преобладал спорофит.

 

Отдел моховидные

— обособленная группа высших растений, развитие которой привело к эволюционному тупику, т.к. в их жизненном цикле  гаплоидный гаметофит преобладает над спорофитом.  По своему строению и образу жизни мхи являются как бы связующим звеном между низшими и высшими растениями.

Моховидные существовали уже в каменноугольном.

Это в основном многолетние растения, широко распространенные во влажных местообитаниях, — на болотах, в лесах, на сырых лугах, в воде. Обычно размеры мхов составляют от 1 мм до 20—40 см. Водные и эпифитные мхи имеют стебли до 60 см и более.

По строению мхи представляют собой слоевище или же имеют стебель и листья.

Характерный признак мхов — отсутствие корней и сосудисто-проводящих пучков. Всасывание воды и прикрепление к субстрату осуществляются ризоидами — выростами эпидермиса.

Классы:

печеночные мхи, или печеночники (маршанция)

антоцеротовые

листостебельные мхи (кукушкин лен, сфагнум).

Размножаются мхи бесполым, половым и вегетативным способами.  

На растенииобразуются архегонии с яйцеклетками и антеридии со сперматозоидами(на верхушках стеблей). При наличии капельно-жидкой влаги сперматозоиды с токами воды      -       переносятся к архегониям и оплодотворяют яйцеклетки          -        зигота          -          диплоидная коробочка на ножке – спорофит (живущий за счет гаметофита). В коробочке специальная спорогенная ткань делится путем мейоза       -          гаплоидные споры         -        выпадают на почву          -       из них вырастают предростки (протонемы, похожие на водоросли), на них – новые гаплоидные растения мха.

Вегетативное размножение мхов осуществляется специальными выводковыми почками, подземными побегами, участками вегетативного тела.

Мхи образуют залежи торфа, играют роль в природе как накопители влаги и регуляторы водного баланса лесов.

 

Отдел плауновидные

— очень древняя группа растений, произошедших от риниофитов в середине девонского периода палеозойской эры и достигшая расцвета в каменноугольном периоде; высшие споровые.

Древние древовидные плауны вымерли в палеозое, дав залежи каменного угля.

Это травянистые многолетние вечнозеленые растения, живущие на земле или стволах деревьев. Живут до ста лет.

Плауны имеют прямостоячие, ползучие, полегающие, свисающие или стелющиеся побеги.

На прямостоячих стеблях образуются спороносные колоски со спорангиями                       из спорогенной ткани (2n)       -         путем мейоза            -         гаплоидные споры, которые высыпаются в почву и через 12 – 15 лет из них развивается гаплоидный заросток с архегониями и антеридиями (обоеполый гаметофит), питающийся гетеротрофно за счет симбиоза с грибами. После опдодотворения в архегонии образуется зигота, из которой вырвстает новый плаун (диплоидный спорофит).

В цикле преобладает спорофит.

Плаунам свойственно также вегетативное размножение — почками, побегами.

Некоторые плауны ядовиты. Споры плаунов используют в медицине в качестве детской присыпки (натуральный тальк), ветеринарии, а также в промышленности для получения желтой и зеленой красок.

Отдел хвощевидные

произошли от риниофитов (псилофитов). Ископаемые древовидные формы вместе с папоротниками и плаунами формировали леса каменноугольного периода около 300 млн лет назад. В настоящее время сохранилось всего около 30 видов, распространенных преимущественно во влажных местах.

Современные хвощи — многолетние травянистые растения с жестким стеблем (зелеными и бурыми побегами) и хорошо развитыми корневищами (горизонтальными и вертикальными), от которых отходят придаточные корни и образуются клубеньки (с запасенным крахмалом).

В отличие от остальных споровых растений хвощевидные характеризуются:

членистостью (метамерностью) побегов, т. е. их стебли расчленены на узлы и междоузлия. На стебле в узлах расположены мутовки мелких чешуевидных листьев

накоплением кремнезема в стенках клеток всего растения, играющего механическую и защитную роль.

Хвощи довольно широко распространены в основном в северном полушарии. Они поселяются в местах с достаточным увлажнением.

Весной на корневищах вырастают бурые побеги, которые заканчиваются спороносными колосками, в которых – спорангии, в них путем мейоза формируются гаплоидные споры. Из спор развиваются гаметофиты (заростки) – раздельнополые или обоеполые – с антеридиями и архегониями. Оплодотворение у хвощей осуществляется в присутствии капельно-жидкой влаги. Зигота прорастает в спорофит.

После созревания и осыпания спор весенние спороносные побеги хвоща отмирают, а вместо них образуются летом из этого же корневища другие светло-зеленые побеги спорофита, называемые вегетативными. По своему строению вегетативные побеги резко отличаются от спороносных. Они сильно ветвятся, ветви расположены на стебле мутовчато и покрыты редуцированными чешуйчатыми листьями. На вегетативных побегах споры не образуются, их функция иная: они осуществляют процесс фотосинтеза.

Большого практического значения хвощи не имеют, хотя некоторые виды (хвощ пестрый) являются кормовыми растениями для северных оленей. В агрономической практике хвощи рассматриваются как злостные сорняки, а иногда как вредные и ядовитые для животных растения лугов и пастбищ.

 

Отдел папоротниковидные

произошли от риниофитов в девоне и достигли расцвета в каменноугольном периоде палеозойской эры, когда занимали на суше огромные территории.

В настоящее время папоротниковидные сохранились   в виде травянистых растений в лесах умеренной зоны и в виде древовидных форм и лиан в тропиках. Это многолетние растения, возраст отдельных особей составляет 300 лет и более.

Тело: стебли (у трав – корневища), придаточные корни, листовидные органы – вайи, на которых расположены спорангии, где путем мейоза образуются гаплоидные споры.  Из спор на почве развиваются заростки (обоеполые гаплоидные гаметофиты) в виде зеленой пластинки с ризоидами. На них формируются гаметангии – антеридии и архегонии. С водой сперматозоиды из антеридиев переносятся в архегонии, оплодотворяют яйцеклетку. В результате образуется зигота, из которой вырастает новый папоротник – диплоидный спорофит.

В цикле развития папоротников преобладает бесполое поколение — спорофит (растение с крупными листьями, на котором образуются спорангии со спорами), гаметофит сильно редуцирован.

Семенные папоротники в настоящее время вымерли, они являются родоначальниками более высоко организованных растений — голосеменных. Наиболее широко распространенный в настоящее время вид папоротников — щитовник мужской.

 

Жизненный цикл папоротника:


 

1 — заросток (гаметофит);

2 — архегоний (женский орган полового размножения);

3 — антеридий (мужской орган полового размножения);

4 — зигота;

5 — молодой спорофит;

6 — спорофит;

7 — сорусы на обратной стороне листа;

8 — спорангий;

9 — споры;

10 — прорастание споры

 

В процессе эволюции число спор в спорангиях прогрессивно уменьшается. Многие виды папоротников (равноспоровые) образуют споры, одинаковые по строению и физиологическим свойствам. Из таких спор при прорастании развивается обоеполый гаметофит — заросток. У разноспоровых папоротников спорангии образуют споры неравной величины: мелкие микроспоры и более крупные мегаспоры. Из микроспор развиваются мужские гаметофиты, продуцирующие сперматозоиды, из мегаспор — женские гаметофиты (гаметофиты однополые, имеют более простое строение). Биологические преимущества разноспоровости заключаются в том, что гаметофит развивается внутри споры за счет накопления в ней питательных веществ.

Папоротники используют в хозяйстве как источник соединений азота, употребляют в пищу, корневище щитовника—в медицинских целях.

 

 

Семенные растения

Размножаются семенами, пыльца переносится с помощью ветра. Вместо сперматозоидов (передвигающимся в воде) – спермии, которые поступают в семязачатки по пыльцевой трубке при прорастании пыльцы.

Женские заростки развиваются внутри семязачатка и защищены от высыхания, повреждения, вытаптывания. Все это дало преимущества семенным растениям перед споровыми в условиях сухости, наступившей в мезозое.

 

Отдел голосеменные

— растения, размножающиеся семенами, но не образующие плодов.

Семена лежат открыто (голо) на семенных чешуях шишек.

Шишки бывают:

семенные (дающие семена)

пыльниковые (дающие пыльцу)

Семя образуется в мегаспорангии (семязачаток или семяпочка). Мегаспора постоянно находится внутри мегаспорангия: здесь развивается женский гаметофит, образуется яйцеклетка и происходит оплодотворение. Из оплодотворенной яйцеклетки формируется зародыш, а сам семязачаток превращается в семя.

Следовательно, процесс оплодотворения у семенных растений не нуждается в воде, и это громадное преимущество обусловило их повсеместное распространение и превратило в доминирующие группы во всех биоценозах. В связи с этим мужские гаметы (спермии), возникающие внутри микроспоры, утрачивают органоиды движения — жгутики и теряют подвижность.

Классы:

семенные папоротники,

беннеттитовые, (полностью вымерли)

саговниковые,

гнетовые,

гинкговые,

хвойные.

Наиболее широко голосеменные были распространены в конце палеозойской и в мезозойскую эру. В конце каменноугольного периода на Земле климат изменился в сторону сухости и похолодания. Голосеменные растения оказались наиболее приспособленными к новым суровым условиям. Большинство голосеменных относятся к древесным или кустарниковым вечнозеленым растениям. Травянистых растений среди голосеменных нет. Наиболее распространены хвойные (сосна, ель, пихта, лиственница, кедр, кипарис, можжевельник).

Современные голосеменные характеризуются наличием мелких листьев, чаще всего в виде иголок (хвоинок). Только вымершие виды голосеменных и небольшая группа представителей более древних, поныне живущих голосеменных (саговники), имеют крупные листья. Листья у листопадных видов (лиственница) мягкие, плоские, располагаются спирально или пучками.

Стебель включает:

кору (очень тонкая),

древесину (заполняет почти всю массу ствола; содержит очень мало паренхимы и на 90% представлена проводящей тканью — трахеидами, не имеет сосудов. Фильтрация жидкости с помощью трахеид осуществляется через поры, наибольшее число которых сосредоточено на концах трахеид, в местах соединения клеток).  В коре и древесине имеются смоляные ходы, заполненные эфирными маслами, смолой. Большинство хвойных в стволе имеют кольца прироста древесины, обусловленные сезонной периодичностью активности камбия.

слабо выраженную сердцевину (развита слабо) 

У хвойных стержневой корень, от которого отходят боковые.

Корни часто образуют микоризу.

Размножаются:

преимущественно семенами

очень редко вегетативно 

Процесс оплодотворения у них значительно усложнен.

У более древних представителей голосеменных (саговники, гинкго) оплодотворение женских клеток происходит сперматозоидами, которые имеют жгутики, но передвижение их происходит не в воде, а в жидкости особой пыльцевой камеры. В процессе же эволюции у большинства представителей голосеменных (сосна, ель, кедр, кипарис и др.) сперматозоиды заменяются спермиями, которые утрачивают жгутики. Они пассивно передвигаются к яйцеклетке пыльцевыми трубками. Такой процесс оплодотворения голосеменных является результатом лучшего приспособления к наземному образу жизни, при котором растения не всегда располагают водой, необходимой для переноса сперматозоидов.

У голосеменных происходит чередование двух поколений — бесполого (спорофита) и полового (гаметофита).

Преобладает спорофит — само растение.

Половое поколение — гаметофит — у голосеменных еще в большей степени редуцировано, чем у их предшественников — папоротников:

женский гаметофит состоит из заростка и архегониев

мужской гаметофит представляет собой проросшую микроспору и в отличие от предшествующих высших споровых растений совершенно лишен антеридиев.

Мужские спорангии — пыльники и женские — семязачатки развиваются на чешуях соответственно мужских и женских шишек:

мужская шишка (зеленые) состоит из оси, одетой чешуйками, на нижней стороне которых – два микроспорангия (пыльцевых мешка). В них в результате мейотических делений возникают гаплоидные  мелкие микроспоры, дающие начало сильно редуцированному гаметофиту, состоящему из  3 клеток – вегетативной, генеративной и базальной.  Гаметы – 2 спермия – образуются при делении генеративной клетки. Мужской заросток с двумя спермиями – пыльцевое зерно (пыльца, формируется в пыльцевых мешках мужских шишек).

Женские шишки (красноватые) также состоят из оси, на которой расположены семенные чешуйки, они возникают на концах побегов текущего года. Чешуи состоят из двух частей: наружной — кроющей и внутренней — семенной. На семенных чешуях формируются по два семязачатка (семяпочки) – выполняет функцию спорангия. Споры из спорангия не выпадают наружу, а прорастают внутри него. Обычно из 4 спор прорастает одна, остальные разрушаются. Из крупной мегаспоры образуется женский заросток с 2 архегониями, в каждом – по 1 яйцеклетке. Семязачатки с женскими заростками находятся на чешуях женских шишек.

Выбрасываемая из пыльцевых мешков пыльца (мужской гаметофит) при помощи ветра попадает на женскую шишку и прилипает, так как семяпочки выделяют сахаристую липкую жидкость. При прорастании пыльцевого зерна образуется пыльцевая трубка, врастающая в архегонии, и освобождает спермии, которые по трубке проводятся к яйцеклетке. Через 12—14 месяцев происходит внутреннее оплодотворение (одним спермием, второй разрушается) без участия воды.

Далее внутри семяпочки из зиготы развивается зародыш — уже следующее поколение спорофита, хорошо защищенное внутри семени (образуется из всего семязачатка в целом).

Попав в благоприятные условия, семя прорастает и дает новый спорофит, который вырастает в дерево.

Таким образом, расселение голосеменных осуществляется с помощью зачатков спорофита — семян. В отличие от покрытосеменных питательная ткань семени у голосеменных растений — гаплоидна (а не триплоидна). Семязачатки и семена развиваются открыто — на верхней поверхности семенных чешуи женских шишек.

Ольга Владимировна. Репетитор. Дистанционная подготовка к ЕГЭ

Орлова Ольга Владимировна.
Опытный репетитор
 

Платное на сайте




Сайт оказался полезен? Поделись с друзьями!
Жми на кнопку своей социальной сети!