|
|
Курс лекций Естествознание
Рис. 8.4. Строение семязачатка (схема).
Прорастание мегаспоры и образование женского гаметофита (мегагаметофита), оплодотворение и развитие нового спорофита (зародыша) всегда происходит внутри мегаспорангия.
2. Образование семян.
У семенных растений (в отличие от споровых) мегаспоры не отделяются от спорофита, а находятся внутри мегаспорангия, который вместе с интегументами представляет семязачаток. Внутри мегаспоры развивается женский гаметофит (зародышевый мешок) и образуется одна или несколько женских гамет – яйцеклеток. После оплодотворения яйцеклетки семязачаток превращается в семя. Таким образом, семя – это оплодотворенный семязачаток.
Семя состоит из: зародыша будущего растения (корешок и почечка (стебелек и листочки)), который возникает из оплодотворенной яйцеклетки; определенного количества питательных веществ; кожуры, которая возникает из интегументов.
В борьбе за существование на суше появление семени имело большое эволюционное значение, поскольку внутри него (в отличие от споры) уже находится зародыш нового спорофита, который надежно защищен от воздействия неблагоприятных условий. Также семя имеет существенное преимущество при размножении перед спорой, так как содержит значительный запас питательных веществ. У семян могут развиваться различные приспособления, облегчающие их распространение.
Родительский спорофит дает семени все, что нужно для жизни, и только после того, как семя полностью созреет, оно отделяется от родительского спорофита.
3. Независимое от воды оплодотворение.
Мужские гаметы (у большинства семенных – спермии, у некоторых голосеменных (саговниковые, гинкговые) – сперматозоиды) образуются мужскими гаметофитами (микрогаметофитами), находящимися внутри пыльцы. Пыльца из микроспорангиев (пыльцевых мешков) переносится к семязачаткам. Такой процесс называется опылением.
Пыльца прорастает пыльцевой трубкой, которая растет в сторону яйцеклетки (+ хемотаксис). По этой трубке неподвижные мужские гаметы (спермии) достигают яйцеклетки и происходит оплодотворение.
Вода не нужна спермиям ни на одной из перечисленных стадий!
Гаметофитное поколение у семенных растений крайне редуцировано (особенно у покрытосеменных), теряет свою самостоятельность (сравните со споровыми растениями) и развивается на спорофите, который сильно усложняется (как и у всех сосудистых растений доминирует в жизненном цикле).
Внутреннее оплодотворение, независимое от воды, развитие зародыша внутри семени, представляют собой главное биологическое преимущество семенных растений, которое позволило им освоить разнообразные местообитания и стать господствующей группой растений на Земле.
4. Отличительные особенности голосеменных и покрытосеменных
растений
Общая характеристика голосеменных растений.
Голосеменные – очень древняя группа семенных растений, появившаяся еще в девоне, около 350 млн. лет тому назад. На планете господствовали в мезозойскую эру (
280 – 70 млн. л.н.).
По мнению некоторых ученых, произошли от разноспоровых древнейших папоротниковидных растений.
Число видов голосеменных невелико, всего около 950 – 980, но распространены они по всему земному шару. В холодной зоне северного полушария они занимают огромные территории, образуя хвойные леса.
Отдел голосеменные включает 4 современных класса: саговниковые (250-290), гнетовые (65-70), гинкговые (1) и хвойные (590-630).
В Республике Беларусь естественно произрастают только 4 вида из хвойных: сосна обыкновенная, ель европейская, пихта белая и можжевельник обыкновенный. Около 100 видов интродуцированы: сосны банкса, веймутова, черная; лиственницы; туи; можжевельник казацкий и т.д.
Голосеменным характерно:
1. «Голые» семязачатки и семена, т.е. они лежат открыто на поверхности спорофиллов (так называются листья, на которых располагаются спорангии) или аналогичных структур и не спрятаны в завязи. В семенах только эндосперм (остаток мегагаметофита, гаплоидный).
2. Обычно образуют шишки (стробилы) – собрание спорофиллов на оси, обособленной от вегетативной части. В них развиваются спорангии и споры. Опыление осуществляется ветром (анемофилия).
У подавляющего большинства голосеменных стробилы однополые, т.е. состоят или только из микроспорофиллов (микростробилы), или только их мегаспорофиллов (мегастробилы).
3. Антеридии редуцированы и мужские гаметы образуются прямо на гаметофите.
4. Представлены исключительно древесными формами: деревьями, кустарниками и лианами (эфедры) с моноподиальным типом ветвления.
5. В анатомическом строении стебля более развита древесина (на 90 – 95% состоит из трахеид, мало паренхимы или она вовсе отсутствует). Ксилема содержит только трахеиды (за исключением гнетовых – у них имеются трахеи). Во флоэме нет клеток-спутниц (вместо них – альбуминовые клетки, которые сходны по выполняемым функциям с клетками-спутницами, но отличаются от них происхождением).
Как кора, так и древесина многих современных хвойных содержит много смоляных ходов.
6. Хорошо развиты корни (главный и боковые), образуют с грибами микоризу.
7. Листья голосеменных растений сильно варьируют не только по числу и размерам, но также по морфологии и анатомическому строению. У большинства игловидные (хвоя), простые, с одной центральной жилкой; у некоторых крупные, рассеченные, похожие на вайи папоротников. В основном – вечнозеленые (лиственница – листопадное).
Хозяйственное значение хвойных: источник поделочной древесины; из них получают смолы, скипидар; используются при производстве бумаги; изготавливают пихтовый бальзам (из коры пихты сибирской); из древесины сосны обыкновенной получают вискозу, шелк, целлюлозу, бальзамы, смолы, камфору, спирт, уксусную кислоту, дубильные вещества; в медицине – лекарственное (концентрат витамина С, эфирное масло и т.д.); корм животным (лоси поедают хвою и молодые проростки, белки и разные птицы – семена) и др.
Общая характеристика покрытосеменных растений.
Покрытосеменные, или цветковые, – крупнейший отдел растительного мира, насчитывающий не менее 250 тысяч видов, превосходит по численности все остальные отделы растений, вместе взятые.
Проблема происхождения покрытосеменных до настоящего времени полностью не разрешена. Чаще высказывается мнение, что цветковые появились не ранее 135 млн. л.н. (в середине мелового периода). В конце мелового периода (
70 млн. л.н.) цветковые занимают господствующее положение, которое продолжается и по сей день.
В качестве вероятного предка ученые выдвигают вымерших семенных папоротников (отдел голосеменные). Реже полагают, что им могли быть также вымершие беннеттитовые с их обоеполыми стробилами или какие-либо древние и ныне исчезнувшие формы гнетовых.
Покрытосеменные растения подразделяют на два класса: однодольные и двудольные.
Покрытосеменные произрастают во всех климатических зонах, способны существовать в самых разных экологических условиях и в современную эпоху играют решающую роль в формировании растительного покрова Земли.
Прогрессивные изменения морфологической структуры репродуктивных и вегетативных органов поставили покрытосеменные в совершенно особое положение по сравнению с прочими представителями царства растений. Перечислим их:
1. Появление цветка – уникального органа, совместившего, структуру и функции полового и бесполого размножения. Представляет собой своеобразный метаморфизированный спороносный побег.
Наиболее важная часть цветка – пестик, образован сросшимися плодолистиками (макроспорофиллами) или одним плодолистиком.
Семязачатки располагаются не открыто, как у голосеменных, а в нижней части пестика – завязи, которая представляет собой своего рода влажную камеру надежно защищающую семязачатки от высыхания, перепада температур и поедания животными.
Пыльца при опылении попадает не на семязачатки, а на рыльце (верхняя часть пестика), которое содействует улавливанию и удержанию пыльцы (часто раздельное, перистое, липкое и т.д.), а часто и стимулирует или тормозит ее прорастание (благодаря белковому слою – пелликуле).
Цветки часто имеют хорошо развитый околоцветник (венчик и чашечку), который охраняет тычинки и пестики от повреждений (механических, температурных и т.д.) и помогает опылению, привлекая насекомых (энтомофилия), а иногда даже птиц и летучих мышей.
2. Наличие плодов.
В результате оплодотворения из завязи и других частей цветка образуются плоды. Помимо главнейшей функции предохранения формирующихся семян от разного рода неблагоприятных воздействий внешней среды, плод очень часто играет активную роль в расселении растений (крылатки, «парашютики», прицепки и т.д.).
3. Гаметофитное поколение крайне редуцировано.
Гаметофит, потерявший самостоятельность уже у голосеменных, у покрытосеменных подвергся еще большему упрощению – вообще лишен половых органов (архегониев и антеридиев).
Спорофиты – хорошо развитые растения (деревья, кустарники, лианы и травы), которые имеют вегетативные (корни, стебли, листья) и репродуктивные (цветки, плоды) органы.
4. Двойное оплодотворение.
Заключается в том, что один из двух спермиев, образующихся в пыльцевой трубке, сливается с яйцеклеткой (оплодотворение), а другой соединяется с двумя центральными ядрами женского гаметофита (зародышевого мешка). Из оплодотворенной яйцеклетки (зиготы) образуется зародыш, а из триплоидного центрального ядра – питательная ткань эндосперм.
Биологический смысл двойного оплодотворения заключается в том, что этим достигается существенная экономия энергетических и пластических ресурсов, так как в отличие от голосеменных, где довольно мощный гаплоидный эндосперм развивается независимо от процесса оплодотворения, у покрытосеменных триплоидный эндосперм образуется лишь в случае оплодотворения.
5. В проводящей системе основными элементами стали трахеи (сосуды), что значительно ускорило движение воды и минеральных веществ.
Во флоэме ситовидные клетки (без клеток-спутниц), обычные у прочих отделов растений, заменяются члениками ситовидных трубок с клетками-спутницами.
6. Для большинства характерно симподиальное ветвление побегов.
Покрытосеменные растения играют важную роль в жизни биосферы и человека. Они поглощают огромное количество СО2 и обогащают атмосферу кислородом; оказывают огромное влияние на климат и процессы почвообразования; образуют органическое вещество, которое используется всеми живыми организмами.
Человек использует покрытосеменные в пищу (зерновые, овощи, плодово-ягодные), на корм скоту (кормовые), в качестве сырья для промышленности, в качестве топлива, в декоративных целях и т.п.
Литература
Основная
1. Лісаў, М.Дз. Батаніка з асновамі экалогіі: Вучэб. дапам. / М.Дз. Лісаў. – Мiнск: Выш. школа, 1998. – 338 с.
2. Долгачева, В.С. Ботаника: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / В.С. Долгачева, Е.М. Алексахина. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 416 с.
3. Барабанов, Е.И. Ботаника: учебник для студ. высш. учеб. заведений / Е.И. Барабанов, С.Г. Зайчикова. – 2-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 448 с.
Дополнительная
4. Яковлев, Г.П.. Ботаника: Учеб. для фармац. институтов и фармац. фак. мед. вузов / Г.П. Яковлев, В.А. Челомбитько. – М.: Высш. школа, 1990. – 367 с.
5. Бавтуто, Г.А. Ботаника: Морфология и анатомия растений: Учеб. пособие / Г.А. Бавтуто, В.М. Еремин. – Минск: Выш. школа, 1997. – 375 с.
6. Билич, Г.Л. Универсальный атлас. Биология. В 3-х кн. Кн. 2. Вирусы. Прокариоты. Растения. Грибы. Слизевики. Животные (сравнительная анатомия) / Г.Л. Билич, В.А. Крыжановский. – М.: Издательский дом “ОНИКС 21 век”, 2005. – 1136 с.
7. Билич, Г.Л. Биология. Полный курс. В 3-х т. Том 2. Ботаника / Г.Л. Билич, В.А. Крыжановский. – М.: Издательский дом “ОНИКС 21 век”, 2002. – 544 с.
|
|
|
Скачать 3.99 Mb.