Курс лекций Естествознание
 Скачать 3.99 Mb.
|
|
Рис. 7.20. Клубнелуковицы. А – шафрана посевного: а – общий вид, б – поперечный срез (1 – стебель, 2 – отмершие листья (чешуи), 3 – будущие молодые листья, 4 – зачаток цветка, 5 – почки, 6 – придаточные корни). Б – гладиолуса. А а б Б 1 2 3 5 6  К Рис. 7.21. Каудекс василька шероховатого. Рис. 7.21. Каудекс василька шероховатого. аудекс(стеблекорень) – своеобразный многолетний орган стеблекорневого происхождения многолетних трав и полукустарников с хорошо развитым, сохраняющимся всю жизнь стержневым корнем (свербига восточная, клевер горный, люпин многолистный, люцерны, полыни, одуванчик и др.) (рис. 7.21.). Выполняет функцию запаса питательных веществ и образует большое количество почек возобновления. Напоминая внешне короткие толстые корневища, он отличается от них способом отмирания – от центра к периферии. В центральной части каудекса образуется полость, а затем каудекс вместе с корнем часто делится на отдельные участки – партикулы. Отделившиеся части растения представляют собой старческие (сенильные) особи, не способные цвести и плодоносить. 7. Вегетативное размножение растений Различают два основных типа размножения: половое и бесполое. Половое размножение – это такой тип размножения, при котором новые особи образуются из зиготы, образующейся в результате полового процесса (слияния женской и мужской половых клеток). Бесполое размножение характеризуется отсутствием полового процесса и осуществляется без участия половых гамет. Представлено двумя формами: размножение спорами и вегетативное размножение. Вегетативное размножение – увеличение числа особей данного вида посредством отделения жизнеспособных частей вегетативного тела организма, которые образуют недостающие органы и развиваются как самостоятельные организмы. В основе вегетативного размножения растений лежит способность к регенерации, т.е. возобновлении утраченных органов, частей или развитие из отдельных участков тела вновь всего растения. Вегетативное размножение осуществляется различными способами: – частями тела (ряски, элодея, ивы); – выводковыми почками (специализированные придаточные почки) – папоротник асплениум, чистяк, бриофиллум; иногда выводковые почки могут быть видоизменены в луковички – у зубянки, некоторых лилий или стеблевые клубеньки – у горца живородящего): – зимующими почками – турионами (образуются на вершинах стеблей или на особых боковых побегах у многих водных, главным образом плавающих растений – телорез, водокрас, некоторые рдесты, пузырчатка, сальвиния); – при помощи надземных ползучих побегов – плети, усы, столоны (земляника, костяника, лапчатка ползучая, живучка ползучая, будра); – корневищами (удлиненными, у большинства многолетних трав – ветреницы, тысячелистник, хвощ, пырей ползучий, иван-чай, злаки, осоки, брусника, черника, ландыш); – луковицами (луки, чеснок, тюльпаны, гиацинт, лилии, нарцисс); – клубнями (картофель, земляная груша, чистяк, орхидные); – корневыми отпрысками (терн, роза, сирень, осина, боярышник, осот); – отводками (пихта, липа, крыжовник, клен, граб, калина, лещина). Человек размножает многие культурные растения вегетативным путем выше перечисленными способами, а также при помощи черенков (стеблевые, листовые, корневые), прививок (трансплонтации), клональным размножением (из одной клетки или группы клеток – картофель, сахарная свекла, виноград). Лекция 8 РАСТЕНИЯ План: 1. Особенности растений. 2. Общая характеристика споровых растений. 3. Общая характеристика семенных растений. 4. Отличительные особенности голосеменных и покрытосеменных растений. 1. Особенности растений Растения – многоклеточные дифференцированные на ткани и органы фотосинтезирующие организмы, приспособленные главным образом к жизни в наземной среде. Царство Растения объединяет не менее 300 000 ныне живущих видов, относящихся к 7 отделам:
Первые наземные растения (риниофиты) появились в начале силурийского периода около 415 – 430 млн. л.н. Несмотря на анатомическую и морфологическую простоту строения, это были уже типичные наземные растения (риния, куксония, астероксилон, хорнеофитон, псилофит и др.). Б  Рис. 8.1. Схема строения первичного высшего растения (типа ринии). 1 – мезом, 2 – телом, 3 – спорангий, 4 – ризомоид, 5 – ризоиды, 6 – проводящий пучок. 1 2 2 3 4 5 6 ольшинство первых наземных растений не имело расчленения тела на стебель и листья, у них не было и корней (рис. 8.1). Тело их было представлено рядом осевых радиально-симметричных участков, обладавших дихотомическим ветвлением (мезомы). На конечных их разветвлениях (теломы) развивались спорангии. В нижней части развивались подземные участки тела, прикреплявшие растение к субстрату (ризомоиды). Они были покрыты ризоидами. У некоторых представителей (астероксилон и др.) уже появляются листья. Многие имели водорослевый облик (тениокрада и др.), другие напоминали уже современные плауны, хвощи и папоротники. Это были земноводные растения. Их нижняя часть была погружена в воду или илистый грунт, а верхушки находились в воздушной среде. В анатомическом строении появились проводящие пучки (концентрические амфикрибральные – ксилема окруженная флоэмой; такие проводящие пучки встречаются и у современных папоротникообразных растений, например, у орляка), кора (внутренняя и внешняя), эпидермис (с устьицами или без). Считается, что риниофиты произошли от водорослей, скорее всего, многоклеточных зеленых. В этом убеждает сходство пигментного состава (преобладают хлорофиллы а и b, каротиноиды), запасных питательных веществ (крахмал, нерастворим, накапливается в пластидах), хорошее развитие половых органов. Длительное время в качестве исходной группы рассматривались бурые водоросли, так как они имеют расчлененный, часто весьма специализированный таллом; у некоторых представителей формируются ткани (ламинария) и встречаются многокамерные гаметангии. Однако различия пигментного состава (содержатся хлорофиллы а и с, преобладает фукоксантин) и запасных питательных веществ (углеводы ламинарин, маннат – растворимые; жиры; накапливаются в цитоплазме) вызывают серьезные возражения по этим взглядам. Большинство ботаников считает, что риниофиты и мохообразные произошли от водорослей независимо друг от друга. Риниофиты, или близкие к ним растения, дали начало споровым растениям, а мохообразные являются тупиковой ветвью в эволюции растений. Основные отличительные признаки растений: 1. В основном наземные растения (встречаются и вторичноводные – элодея, сальвиния, кувшинки, рдесты и др.). 2. Многоклеточные. 3. Наличие тканей и органов. Развитие различных тканей (проводящих, покровных, механических и др.) – неизбежное следствие переселения растений на сушу. Тело растений (за исключением некоторых мхов) расчленено на стебель и листья, поэтому их часто называют листостебельными. Большинство из них (исключая все мохообразные и некоторые другие высшие растения: сальвиния, вольфия, пузырчатка) имеют и корень. Важнейшая ткань наземных растений, без которой невозможно освоение суши – эпидерма с устьицами (защита растений от высыхания в наземно-воздушной среде, регуляция газообмена). Однако возникновение эпидермы лишало наземные растения возможности поглощать воду всей поверхностью тела. У самых первых наземных растений (имевших небольшие размеры) поглощение воды осуществлялось с помощью ризоидов (одно- и многоклеточных нитей). По мере увеличения размеров тела формировались сложные специализированные органы – корни с корневыми волосками. Активное поглощение воды ризоидами и корнями способствовало возникновению и совершенствованию водопроводящей ткани – ксилемы. Благодаря лучшему освещению активизировался процесс фотосинтеза. Это привело к повышению продуктивности, а, следовательно, к увеличению объема растений – произошло расчленение тела, возникло ветвление, образовались листья. Вертикальное положение тела растений оказалось возможным только при условии возникновения механических тканей. Появление листьев привело к увеличению эффективности фотосинтеза, т.е. накоплению органических веществ. Быстрое и равномерное распределение пластических веществ по всему телу растения оказалось возможным только при наличии совершенной проводящей ткани – флоэмы. В условиях наземной среды у растений сформировались многоклеточные, хорошо защищенные от неблагоприятных факторов среды репродуктивные органы – гаметангии и спорангии. 4. Многоклеточные органы полового размножения (рис. 8.2.). А   А Б а б в 1 1 1 2 3 4 5 6 нтеридии (мужские органы полового размножения) представляют собой овальные или шарообразные тельца, покрытые сверху стенкой из стерильных клеток. Внутри развивается сперматогенные клетки, из которых в дальнейшем в результате митоза образуются многочисленные мужские гаметы– сперматозоиды (подвижные, со жгутиками) или спермии (неподвижные, без жгутиков). А Рис. 8.2. Строение антеридия и архегония. А – антеридий: а – внешний вид, б – внутреннее строение, в – сперматозоид; Б – архегоний. 1 – стенка, 2 – сперматогенная ткань, 3 – сперматозоиды, 4 – яйцеклетка, 5 – брюшная канальцевая клетка, 6 – канальцевая клетка шейки. рхегонии (женские органы полового размножения) представляют собой тельца колбообразной формы, состоящие из нижней части – брюшка и верхней, узкой – шейки. Стенка архегония состоит из одного слоя стерильных клеток. В брюшке созревает яйцеклетка – неподвижная женская гамета. Обычно над яйцеклеткой находятся брюшная канальцевая клетка и канальцевые клетки шейки, способные ослизняться, что содействует процессу проникновения мужских половых клеток к яйцеклетке. Однако, у голосеменных антеридии редуцированы, а у покрытосеменных редуцированы и антеридии и архегонии. 5. Половой процесс оогамия – слияние мелкой подвижной (сперматозоида) или неподвижной (спермия) мужской гаметы с крупной неподвижной женской яйцеклеткой. 6.Правильное чередование в жизненном цикле двух поколений (рис. 8.3): полового (представлен гаметофитом (n), на котором образуются половые органы гаметангии дающие гаметы (n)) и бесполого (представлен спорофитом (2n), на котором образуются органы бесполого размножения спорангии дающие споры (n)). Спорангий одет оболочкой из одного или нескольких пластов клеток. Внутри возникает многоклеточная спорогенная ткань – археспорий. При делении (митозе) ее клеток образуются материнские клетки спор, которые делятся (мейоз) и в результате образуются гаплоидные споры (тетрады). Характерной чертой всех растений является наличие в оболочке спор спорополлинина – вещества, близкого по физическим и химическим свойствам к кутину. Благодаря большой стойкости к химическим воздействиям и водонепроницаемости оболочек споры могут длительное время (иногда десятилетиями) сохранять свою жизнеспособность. В спорангиях части растений все споры одинаковые по размеру – это растения равноспоровые. У эволюционно более продвинутых таксонов образуются споры разной величины: мелкие – микроспоры и крупные – мегаспоры (макроспоры). Споры любого типа при прорастании образуют гаплоидный гаметофит, часто называемый заростком. Микроспоры при прорастании образуют мужской гаметофит, на котором развиваются только мужские половые органы антеридии. Из мегаспор образуется женский гаметофит с архегониями. У равноспоровых растений гаметофит обоеполый, т.е. несет и антеридии и архегоний.  7. Наличие многоклеточного зародыша (образуется из зиготы). В результате слияния мужских и женских гамет (оплодотворение) образуется зигота (2n). У растений зигота дает начало многоклеточному зародышу, из которого развивается новый спорофит (всегда диплоидный), в спорангиях которого в результате мейоза образуются споры (всегда гаплоидные). Таким образом, полный жизненный цикл высшего растения (от зиготы до зиготы) состоит из спорофита (от зиготы до образования спор) и гаметофита (от споры до зиготы). Все растения, исключая мохообразные, характеризуются преобладанием в жизненном цикле спорофита, в органах которого имеются сосуды или трахеиды, поэтому их нередко называют сосудистыми растениями. Эволюция растений, за исключением мохообразных, шла в направлении редукции гаметофита и усложнения спорофита. 2. Общая характеристика споровых растений Растения делятся на две очень неравные по значению и величине группы – споровые и семенные растения. К споровым растениям относятся отделы: мохообразные, псилотообразные, хвощеобразные, плаунообразные и папоротникообразные. Отличительные признаки жизненного цикла споровых растений: 1. Размножаются спорами (семя никогда не образуется). 2. Процессы полового и бесполого размножения разделены (в пространстве и во времени). Причем, у большинства споровых растений, исключая мохообразные, половое (гаметофит) и бесполое (спорофит) поколения представляют собой отдельные физиологически самостоятельные особи. 3. В цикле развития у большинства споровых (за исключением мохообразных) спорофит преобладает (по размерам и сложности строения) над гаметофитом (который представлен заростком в виде слоевища (таллома) не расчлененного на стебель и листья, и тесно связан с водой). 4. Процесс оплодотворения у споровых растений, так же как и у водорослей, осуществляется в присутствии капельножидкой воды, так как сперматозоиды могут передвигаться только в воде. 5. Как равно-, так и разноспоровые растения (у некоторых равноспоровых, например, хвощей, мхов, существует физиологическая разноспоровость). 3. Общая характеристика семенных растений Семенные растения –это растения, которые образуют семя. К семенным растениям относится два отдела: голосеменные и покрытосеменные, которые возникли в процессе эволюции от споровых растений (разноспоровых папоротников). По сравнению со споровыми они представляют собой более высокий уровень организации растений, так как: 1. Все семенные растения разноспоровые. Они имеют два типа спор: микроспоры (дают начало мужскому гаметофиту) и мегаспоры (дают начало женскому гаметофиту). Гаметофит очень редуцирован и не выходит из споры, которая защищает его от высыхания, что является важным приспособлением к жизни на суше. Гаметафиты не способны к фотосинтезу и полностью зависят от спорофитов. Женский гаметофит (мегагаметофит) заключен внутри мегаспоры (рис. 8.4.), которая образуется в мясистом мегаспорангии – нуцеллусе, расположенном на мегаспорофилле (видоизмененном спороносном листе). В отличие от бессемянных разноспоровых растений мегаспорангий покрыт одним или двумя дополнительными слоями ткани – интегументами. Они полностью заключают в себя мегаспорангий (нуцеллус), оставляя лишь отверстие на его верхушке – микропиле (пыльцевход).  |
