Шпоры по природе педфак. Планета Земля в Составе Солнечной системы. Форма, масса и размеры Земли
 Скачать 0.81 Mb.
|
|
Разнообразие голосеменных растений. Размножение голосеменных, их распространение и роль в природе. Голосеменные – древняя группа семенных растений, появившаяся в верхнем девоне, около 370 млн лет назад. Вероятно, они произошли от древних папоротниковидных, вымерших в начале каменноугольного периода. В мезозойскую эру – эпоху горообразования, поднятия материкови иссушения климата – голосеменные достигли расцвета, но уже с середины мелового периода уступили свое господствующее положение покрытосеменным. Выражение «голосеменные», впервые использованное русским ботаником А. Н. Бекетовым, указывает на главную отличительную черту этих растений, a именно на то, что семяпочки, а затем и развивающиеся из них семена не имеют, в отличие от покрытосеменных, замкнутого вместилища. Завязь обычно имеет вид простой чешуи, на которой сидит одна или несколько семяпочек; иногда же и эта чешуя не развивается. Голосеменные включают более 1100 современных видов, входящих в состав 4 отделов: Отдел Гинкговые (Ginkgophyta) Отдел Гнетовые (Gnetophyta) Отдел Саговниковые (Cycadophyta) Отдел Хвойные (Pinophyta) Они широко распространены по поверхности суши и встречаются во всех климатических зонах от тропиков до лесотундры. В Евразии и Северной Америке огромные пространства занимают таежные леса, образованные практически исключительно голосеменными. В субтропических и тропических странах произрастают в основном саговники и гнетовые. Хвойные там представлены небольшим числом видов, например, сосна Монтесумы в Мексике или ливанский кедр на Ближнем Востоке. Голосеменные предпочитают местообитания с относительно прохладным или холодным климатом и достаточным количеством влаги. Однако есть виды, встречающиеся в засушливых и жарких странах, например, типично пустынное растение вельвичия удивительная из южной Африки. В степях юга России и Украины на сухих склонах среди степных злаков и разнотравья можно встретить эфедру – небольшой кустарник, являющийся ксерофитом (т. е. обитателем сухих мест). Таким образом, голосеменные – довольно распространенная группа растений, представленная небольшим количеством видов. Среди них много реликтовых видов, которые были широко представлены в предыдущие геологические эпохи, а теперь встречаются на очень ограниченной территории. К таковым можно отнести единственный ныне живущий вид гинкговых – гинкго двулопастной, произрастающий в Восточном Китае; Мамонтове дерево, которое можно встретить только в горах штата Калифорния (США); представители родов секвойя, метасеквойя и др. Строение вегетативного тела голосеменных, представленного спорофитом, очень разнообразно. Голосеменные – древесные растения. В большинстве случаев стебель хорошо развит и одревесневает. Ксилема состоит в основном из трахеид, и только у гнетовых имеются сосуды, что отличает их от всех других голосеменных. Для представителей отдела характерным является наличие в древесине и коре каналов, заполненных смолой, хотя у некоторых (например, гинкго) смола не образуется вовсе. Стебель (или ствол) ветвится моноподиально, т. е. верхушечный побег сохраняется, при этом растение имеет правильную, часто конусовидную форму (ель, пихта). Однако у саговников стебель не ветвится вовсе и имеет колоновидную форму, а на верхушке несет розетку листьев. В этом отношении саговники напоминают пальмы, относящиеся к покрытосеменным растениям. Листья голосеменных представлены мегафиллами и могут иметь самую разнообразную форму: у саговников они перистые, напоминают вайи пальм; у представителей рода гнетум – цельные с развитой пластинкой и черешком, сложной системой жилкования, наподобие листьев двудольных покрытосеменных; у вельвичии в течение всей жизни сохраняются лишь два лентовидных листа, достигающих в длину нескольких метров; у эфедры листья чешуевидные; у гинкго – веерообразные, двулопастные, дифференцированные на пластинку и черешок; а у хвойных листья чаще всего игольчатые (хвоя), сохраняю щ иеся в течение нескольких лет (у некоторых сосен до 45 лет), у лиственниц же хвоя ежегодно опадает. У хвойных и гинкго на длинных ветвях, растущих на протяжении всего своего существования (ауксибластах), располагаются быстро подсыхающие нефотосинтезирующие чешуевидные листья, в пазухах которых закладываются укороченные побеги (брахибласты). А уже на брахибластах образуются фотосинтезирующие листья (листья гинкго и иглы хвойных). В отличие от всех предшествующих групп высших растений, у голосеменных развивается главный корень, имеющий удлиненную или веретеновидную форму и способный сохраняться в течение всей жизни. От него отходят боковые корни. Напомним, что главный корень развивается из корешка зародыша. Многие голосеменные могут вступать в симбиотические взаимоотношения с грибами и азотфиксирующими бактериями, поселяющимися на корнях или в самой их ткани. Голосеменные, как и все семенные растения, разноспоровые. Поэтому для них характерно образование 2 типов спор в спорангиях, расположенных на спорофиллах, которые у голосеменных, как правило, собраны в стробилы. Последние представляют собой укороченные побеги, на которых спирально располагаются спорофиллы. Микроспорофиллы, собранные в мужские стробилы (или мужские шишки), несут по два микроспорангия. Мегаспорангии, в свою очередь, развиваются на мегаспорофиллах, собранных в женские стробилы (или женские шишки). Чешуи мужских шишек представляют собой микроспорофиллы. А в женских шишках каждая чешуя гомологична целому мужскому стробилу, а не отдельным микроспорофиллам, и является видоизмененным побегом, включающим, кроме семенной чешуи с двумя семязачатками, кроющую стерильную чешую. Семязачатки, или семяпочки (особые образования, из которых у семенных растений развиваются семена), располагаются на поверхности семенной чешуи открыто (отсюда и название – голосеменные), в отличие от покрытосеменных растений, у которых семяпочки расположены в полости завязи. Каждый семязачаток состоит из нуцеллуса, покрова (интегумента) и семяножки (фуникулуса), посредством которой он прикрепляется к поверхности мегаспорофилла. В интегументе имеется небольшое отверстие, через которое пыльцевая трубка при прорастании пыльцевого зерна внедряется внутрь семязачатка. Это отверстие называется микропиле. Нуцеллус представляет собой мегаспорангий, интегумент и фуникулус — стерильные образования. Мужской гаметофит сильно упрощен и формируется внутри споры, которая в процессе образования мужских половых клеток (гамет) превращается в пыльцевое зерно. Следует иметь в виду, что образования антеридиев не происходит. Зрелые пыльцевые зерна, содержащие мужской гаметофит, переносятся из микроспорангия на семязачаток. Этот процесс называется опылением. Женский гаметофит также значительно упрощен. Он никогда не покидает пределов семязачатка и заключен в мегаспору, как и у большинства разноспоровых растений. На верхушке мегагаметофита (женского гаметофита) развиваются архегонии с яйцеклетками. У гнетовых архегониев нет и их женский гаметофит напоминает по строению гаметофит цветковых растений. Семя голосеменных имеет ряд характерных для данной группы черт строения. Оно состоит из семенной кожуры, зародыша и питательной ткани, которая, в отличие от цветковых растений, гаплоидна. Питательная ткань голосеменных и цветковых растений имеет различное происхождение в процессе онтогенеза Жизненный цикл голосеменных рассмотрим на примере наиболее класса хвойные. На одном и том же дереве развиваются как мужские, так и женские стробилы (шишки). У голосеменных практически не известны обоеполые стробилы. В микроспорангиях на начальных этапах спорогенеза (образования спор) находится большое количество материнских клеток-микроспор (2n). Мейотическое деление материнской клетки приводит к образованию 4 гаплоидных клеток мйкроспор, каждая из которых в дальнейшем покрывается споровой оболочкой. В результате формируются пыльцевые зерна с воздушными мешками, содержащие мужской гаметофит, состоящий из 4 клеток: 2 проталлиальных, генеративной и клетки трубки. После разрыва стенки микроспорангия происходит рассеивание огромного количества пыльцевых зерен и перенос их с помощью ветра к женским шишкам. Мегаспорангий у семенных растений несколько видоизменен и называется нуцеллусом, сверху он покрыт интегументом. В нуцеллусе имеется всего лишь 1 материнская клетка мегаспоры. В результате ее редукционного (мейотического) деления образуются 4 гаплоидных клетки мегаспор, 3 из которых редуцируются. Оставшаяся мегаспора никогда не покидает пределов мегаспорангия (нуцеллуса) и дает начало значительно упрощенному мегагаметофиту, на котором развиваются архегонии (чаще всего 2), содержащие яйцеклетки. Попав на семязачаток, пыльцевое зерно приклеивается к капельке смолистой жидкости, выделяемой семязачатком в области микропиле. По мере испарения микропилярной жидкости объем капли уменьшается и зерно втягивается внутрь семязачатка, попадая на нуцеллус. Соприкосновение поверхности пыльцевого зерна и нуцеллуса стимулирует развитие еще несформированного женского гаметофита. Поскольку процесс прорастания мегаспоры и мегагаметогенез занимает много времени, между опылением и собственно оплодотворением проходит несколько месяцев, а иногда и лет. Вскоре после соприкосновения с нуцеллусом пыльцевое зерно прорастает. Из клетки трубки образуется пыльцевая трубка, проникающая внутрь нуцеллуса. Генеративная клетка, делясь, образует два спермия, лишенных жгутиков, которые по пыльцевой трубке проникают в нуцеллус, двигаясь к архегониям. После попадания в брюшко последних спермин оплодотворяют находящиеся там яйцеклетки, формируя зиготы. Несмотря на то, что оплодотворение происходит сразу в нескольких архегониях в пределах одного и того же мегагаметофита, функциональным остается только одна, с единственной зиготой. Из нее и развивается зародыш семени. Семя представляет собой результат перестройки всего семязачатка после оплодотворения и имеет сложную организацию. Оно состоит из семенной кожуры, зародыша и запаса питательных веществ, необходимых для его развития и прорастания. Зародыш (2n) формируется в результате деления образовавшейся зиготы. Интегумент, разрастаясь, дает начало диплоидной семенной кожуре, выполняющей главным образом защитные функции. Питательная ткань формируется из тела мегагаметофита и поэтому гаплоидна (в отличие от триплоидного эндосперма покрытосеменных). Попав в благоприятные условия, зрелое семя прорастает, образуя вначале проросток, а потом молодое растение. Через какой-то (иногда очень длительный) промежуток времени растение вступает в генеративную фазу, на нем образуются мужские и женские стробилы, и цикл замыкается. Жизненные циклы гнетовых, гинкговых, саговниковых и некоторых вымерших групп, хотя и имеют некоторые особенности, в общих чертах напоминают вышеизложенный. Значение голосеменных. Значение голосеменных в природе велико. Они, как и все растения, выделяют кислород и поглощают углекислый газ, а также образуют органическое вещество. Образуя леса, часто в холодных регионах (тайга), они создают места обитания и пищу для многих животных. Голосеменные образуют как чисто хвойные леса, так и смешанные (совместно с покрытосеменными растениями-деревьями). Хвойные на склонах рек и оврагах предохраняют почву от размывания. Сосна выделяет так называемые фитонциды, которые убивают вредные микроорганизмы. Весной хвойные леса задерживают таяние снега. В результате почва получает много влаги. Также хвойные леса ослабляют силу ветров, поглощают шумы, закрепляют песчаные почвы. Человек широко использует древесину хвойных растений для строительства, изготовления мебели, как топливо. Хвойные являются сырьем для целлюлозно-бумажной промышленности. Древесина лиственницы устойчива к гниению, она отличается долговечностью и прочностью. Лиственница растет на больших территориях в тайге. Красотой отличается древесина тисса и кипариса. Самой ценной древесиной является секвойя (красное дерево). Из древесины ели изготавливают бумагу.Кедровая древесина используется для изготовления музыкальных инструментов. Хвойные используются в химической промышленности. Из них получают скипидар, канифоль, спирт, лаки, пластмассы, искусственный шелк и др. Сердцевина некоторых представителей класса саговниковых используется в пищу. Такие растения называют «хлебными деревьями». Их сердцевина содержит много крахмала. Семена некоторых голосеменных употребляются в пищу. Из семян сибирской кедровой сосны получают пищевое масло. Шишки можжевельника (которые больше похожи на ягоды) используют как лекарственное средство. Из хвойных получают некоторые витамины. Из древесины ели получают активированный уголь, который используется при отравлениях. Смола хвойных может быть использована для лечения ран. Из смолы пихты получают камфору, которая используется при лечении заболеваний сердца. Распространение, особенности оплодотворения у покрытосеменных растений. Классы однодольных и двудольных покрытосеменных растений. Распространению покрытосеменных (цветковых) растений на Земле содействовал ряд факторов. В результате изменения климата на планете (рост засушливости и снижение температуры) цветковые растения смогли лучше приспособиться к этим экстремальным условиям. В них возникли травянистые формы, появилась листо-опадение. Это помогло им адаптироваться к новым условиям. У цветковых растений возникли эффективные системы опыления с помощью насекомых, птиц, других животных, а не только с помощью ветра, как в голосеменных. Это содействовало повышению эффективности перекрестного опыления. В покрытосеменных растениях выработались разные приспособления к распространению семян разными агентами (птицами, животными) за счет образования плодов. Характерная особенность размножения цветковых (покрытосеменных) растений - двойное оплодотворение. Двойное оплодотворение - прогрессивное приобретение, полученное покрытосеменными растениями в процессе эволюции. Благодаря ему зародыш, получает питательный материал, несущий в своих клетках как, материнскую, так и отцовскую наследственность. Отдел покрытосеменных, или цветковых, растений — самый многочисленный в царстве Растения (около 250 тыс. видов) — подразделяется на два класса: однодольные и двудольные. Растения, принадлежащие к тому или иному классу, отличаются по следующим признакам: -по числу семядолей зародыша; -по жилкованию листьев; -по характеру корневой системы молодых, выросших из семян растений; -по строению стеблей и цветков. Признаки растений класса Двудольных Растение относят к классу Двудольных, если оно имеет: -зародыш с двумя семядолями; -сетчатое жилкование листьев; -стержневую корневую систему; -проводящие пучки в стебле расположены по кругу; -количество частей цветка кратно четырём или пяти. В этот класс входят почти все лиственные деревья и кустарники, большинство овощных и некоторые полевые культуры, многие декоративные травянистые растения и дикорастущие травы. Колокольчик круглолистный. В стеблях двудольных растений проводящие пучки расположены в центре или имеют вид кольца. Важный отличительный признак двудольных растений — наличие камбия в стебле. Кора и сердцевина обычно хорошо дифференцированы. У двудольных чаще всего цветок четырёх- или пятичленный. Признаки растений класса Однодольных Растение относят к классу Однодольных, если оно имеет: -одну семядолю; -листья с параллельным или дуговым жилкованием; -мочковатую корневую систему; -проводящие пучки в стебле расположены «беспорядочно»; -количество частей цветка кратно трём. Пример: к однодольным растениям относят все культивируемые и дикие злаки, осоки, орхидеи, пальмы, лилейные и др. Лилия саранка У однодольных проводящие пучки разбросаны по всему стеблю и обычно лишены камбия. Нет ясно дифференцированной коры и сердцевины. У однодольных цветок, как правило, трёхчленный, т. е. число частей цветка в каждом круге кратно трём (3 чашелистика, 3 лепестка, 6 тычинок). Но определить, к какому классу следует отнести растение, используя только один признак, не всегда возможно. Вороний глаз имеет листья с сетчатым жилкованием, но зародыш с одной семядолей, поэтому его считают однодольным растением. У подорожника дуговое жилкование листьев, мочковатая корневая система, но его относят к двудольным растениям, так как зародыш имеет две семядоли. Таким образом, для определения принадлежности цветкового растения к одному из классов необходимо знать все признаки данного растения. Семейства покрытосеменных растений также выделяют на основании совокупности признаков. Важнейшими из них являются особенности строения цветка и плода. Строение этих органов у покрытосеменных столь разнообразно, что учёные смогли выделить более 390 семейств цветковых растений! Жизненные формы растений и животных. ЖИЗНЕННАЯ ФОРМА - внешний облик и биологические особ-ти, отражающие приспособленность орг-ма к определенным усл ср обитания. Основными жизненными формами растений: Сущ много кл-ций жизненных форм растений. Одна из наиболее простых классификаций жизненных форм растений была разработана Раункиером. В ее основу как раз и положена степень защищенности от неблагоприятных условий наиболее уязвимых частей растения. А именно, речь идет о положении почки возобновления. Выделяют 5 основных типов жизненных форм растений по раункиеру: фанерофиты: почка возобновления находится высоко над землей (деревья, кустарники, эпифиты); хамефиты: почки возобновления находятся невысоко над поверхностью почвы (на 20-30 см) и зимой защищены снежным покровом (кустарнички, полукустарники, полукустарнички, некоторые многолетние травы, мхи); гемикриптофиты: почка возобновления находится на уровне почвы(иногда чуть выше) и защищена чешуями, опавшими листьями и снежным покровом; криптофиты: почки возобновления закладываются на корневищах, клубнях, луковицах и находятся на некоторой глубине в почве (геофиты) или под водой (гидрофиты); терофиты: неблагоприятное время года переносят в виде семян (это все однолетние и двулетние растения). Клас-ция Серебрякова выделял типы, отделы, классы, подклассы, группы, подгруппы и секции жизненных форм. В основе лежит онтогенез, те индивидуальное развитие побега в конкретных условиях существования. Выделяются типы Кустарники, Кустарнички, Деревья, Монокарпические травы (монокарпики цветут и плодоносят один раз в жизни), Поликарпические травы и так далее. Например, в типе Поликарпических трав выделяются стержнекорневые поликарпики, дерновые многолетники и так далее. Предложенная Д. Н. Кашкаровым в 1945 г., класс-я жив-х имеет следующий вид. В связи с воздействием важнейшего климатического фактора — температуры животные делятся на: Холоднокровные (пойкилотермные): 1) деятельные весь год; 2) деятельные часть года: а) летоспящие; б) зимоспящие. Теплокровные (гомойотермные): А. Оседлые: 1) деятельные весь год; 2) деятельные часть года; а) лето-спящие; б) зимоспящие; Б.Сезонные: 1) гнездящиеся; 2) зимние; 3) летние; 4) пролетные. По способам передвижения в различной среде обитания выделяются такие жизненные формы: Плавающие: 1) чисто водные: а) нектон; б) планктон; в) бентос; 2) полуводные: а) ныряющие; б) неныряющие; в) лишь добывающие из воды пищу. Роющие: 1) абсолютные землерои (всю жизнь проводят под землей); 2) относительные землерои (выходят на поверхность).Наземные: 1) не делающие нор: а) бегающие; б) прыгающие; в) ползающие; 2) делающие норы: а) бегающие; б) прыгающие; в) ползающие; 3) животные скал. Древесные, лазающие: а) не сходящие с деревьев; б) лишь лазающие на деревья. Воздушные: а) добывающие пищу в воздухе; б)высматривающие пищу с воздуха. |