Систематика высших споровых растений

Разнообразие

Разнообразие жизненных форм и размеров покрытосеменных поражает воображение индивида. Например, самым миниатюрным представителем считается ряска вольфия, ее диаметр около одного миллиметра. А с другой стороны – гигантский эвкалипт, достигающий в высоту ста метров. Таким образом, среди цветковых существуют:

• травы;
• кустарники;
• деревья;
• кустарнички;
• лианы и другие.

Первые три считаются основными. Кустарники и деревья являются многолетними. Деревья некоторых пород способны прожить более тысячи лет. Среди травянистых растений много однолетних. За вегетационный период они проходят весь жизненный цикл покрытосеменных. Кратко это можно описать следующим образом:

1. Вырастают из семян.
2. Цветут.
3. Образуют семена.
4. Отмирают.

Довольно много в природе многолетних и двулетних видов трав. В случаях, если они произрастают в местах, где холодные зимы, зеленая наземная часть на период холодов отмирает. Однако в земле остаются клубни или корневища, имеющие некоторый запас питательных веществ. В весеннее время образуется новая зеленая часть растения

Важно помнить, что двулетние растения дают плоды и цветут только на второй год, и затем растение гибнет. А многолетники ежегодно радуют цветением

Вот такая разная продолжительность жизни покрытосеменных растений. Кроме того, среди цветковых встречаются сапрофиты, паразиты и полупаразиты, которые полностью утратили способность к фотосинтезу.

1.5. Жизненный цикл и размножение растений

В жизненном цикле растений чередуются две фазы: гаметофит (гаплодиная) и спорофит (диплоидная). Спорофит  размножается бесполым путем: в  мешковидных  спорангиях в результате мейоза формируются гаплоидные споры. Споры могут быть одинаковы (у равноспоровых растений), из них прорастают обоеполые гаметофиты. У разноспоровых формируется два типа спор: микро- и мегаспоры, при их прорастании  формируются однополые гаметофиты – мужские и женские. Соответственно спорангии называются микро- и мегаспорангии. Спорангии располагаются на спороносных листовых структурах: микро- и мегаспорофиллах. Спорофиллы располагаются поодиночке, либо собраны в спороносные шишки – стробилы.

На гаметофите формируются гаметангии, в которых путем митоза образуются гаметы. В мужских гаметангиях (антеридиях) формируются подвижные жгутиковые сперматозоиды или неподвижные безжгутиковые спермии. В женских гаметангиях (архегониях) формируются яйцеклетки. Архегонии имеют бутылковидную форму: расширенное брюшко, в котором помещается одна или несколько яйцеклеток, и шейка, в которой по мере созревания за счет разрушения клеток образуется канал. Внутри архегония происходит оплодотворение и формируется зигота, из нее вырастает диплоидный спорофит.

Рис. 11. Схема жизненного цикла растений

Жизненный цикл и размножение цветковых растений

В жизненном цикле цветковых доминирует спорофит, который размножается бесполым путем (образуются микро- и мегаспоры), гаметофиты крайне упрощены. Микроспора целиком превращается в пыльцевое зерно, в нем мужской гаметофит представлен двумя клетками (вегетативная, образующая пыльцевую трубку, и генеративная, образующая спермии).  Весь мегаспорангий превращается в семязачаток и в нем созревает единственная мегаспора. Ядро мегаспоры делится и образует 8-ядерный зародышевый мешок (женский гаметофит).  Органом размножения покрытосеменных (цветковых) растений является видоизмененный репродуктивный (генеративный) побег – цветок. В обоеполом цветке происходит микро- и мегаспорогенез, микро- и мегагаметогенез, опыление, оплодотворение, развитие зародыша и образование плода с семенами.

Сравнительная характеристика Высших споровых растений

Признаки для сравнения

Нет, есть ризоиды ( служат для прикрепления)

Корни придаточные, служат для прикрепления и всасывания воды из почвы

Имеет хорошо развитую проводящую ткань – и ксилему и флоэму

Стебель подземный — корневище

Зеленые пластинки ( для фотосинтеза и поглощения воды)

Листовые пластинки имеют мякоть и жилки, покрыты кожицей с устьицами

Взрослые автотрофные растения

Зеленая пластинка — заросток

Коробочка со спорами, остается на женском растении

Взрослое автотрофное растение со множеством спорангиев со спорами

Вопросы по таблице:

• Почему Мхи и Папоротники относятся к высшим растениям?
• Что общего в их строении?
• Чем они различаются?
• Поясните, почему папоротники относят к высшим сосудистым растениям?
• Что общего в размножении мхов и папоротников?
• По какому признаку можно утверждать, что предками мхов и папоротников были водоросли?
• В чем различие жизненных циклов мхов и папоротников?

Почему папоротники могут достигать высоты нескольких метров и даже десятков метров, а мхи – всегда низкорослые травянистые растения?

Источник

Споровые растения

Это растения, которые первыми освоили сушу. Их относят в высшим, т.к. по сравнению с водорослями, у них уже появились ткани и органы — приспособления для жизни в наземной среде.

Водоросли тоже размножаются спорами, но это водные организмы, самые простые по организации.

Основная особенность споровых — размножение специальными клетками — спорами.

Прежде, чем мы разберем, что из себя представляют споры, давайте вспомним, какие бывают клетки.

Клетки:

• соматические (или вегетативные) — клетки тела организма. У них двойной (диплоидный) набор хромосом, обозначается как 2n

• половые ( или генеративные, или гаметы) — это “половинчатые” клетки — их набор хромосом в 2 раза меньше, чем у соматических — 1n

Получается, что споры — это такие половые клетки ( или группы клеток) у растений. Растение, которое их образует — спорофит — оно диплоидное (2n)

У животных гаметы образуются путем мейоза, у растений — путем митоза.

У животных гаметы тут же сливаются, происходит оплодотворение, новый организм получает двойной — диплоидный (2n) набор хромосом.

У споровых растений клетка споры прорастает в целый самостоятельный организм — гаметофит, который может опять производить половые клетки — гаметы.

Гаметы сливаются и образуют опять спорофит.

Получается, что жизнь споровых растений — своеобразный цикл — чередование спорофита и гаметофита.

У растений может преобладать какая-то фаза:

Источник

Лишайники

Приблизительно 26 тысяч видов данных растений, объединенных в 400 родов, насчитывает современная биология. Растения эти имеют отличные от всех других особенности строения и образа жизни. Дело в том, что они представляют собой продукт тесного взаимовыгодного сотрудничества, партнерства между двумя видами живых существ — одноклеточных водорослей и грибов.

Такой симбиоз имеет ряд преимуществ:

• терпимость к колебаниям температур (лишайники способны выживать в условиях крайнего Заполярья);
• постоянный обмен питательными веществами (водоросль отдает грибу органические, а гриб ей — минеральные вещества);
• приспособленность к различным почвам.

Поэтому лишайники являются хоть и низшими споровыми растениями, однако обладают несомненными преимуществами перед высшими в плане образа жизни.

2.5. Высшие споровые растения. Сравнительная характеристика

Моховидные насчитывают более 20 тыс. видов. У листостебельных мхов развиваются ткани, но корней нет, поэтому к субстрату они прикрепляются ризоидами. В жизненном цикле преобладает гаметофит — половое поколение. Спорофит состоит из коробочки со спорами, находящейся на ножке. Он паразитирует на гаметофите, присасываясь к нему нижней частью ножки. Гаметофит развивается из гаплоидной споры, попавшей во влажную среду. На мужском гаметофите — в антеридиях и на женском — в архегониях образуются гаметы. Сперматозоиды, например, кукушкина льна снабжены жгутиками. Оплодотворение происходит в воде. После этого на женских растениях развивается коробочка со спорами. Из споры, попавшей на землю, сначала вырастает зеленая нить — протонема. Из части протонемы образуются ризоиды (выросты отдельных клеток, углубляющиеся в почву), а из другой ее части — стебель и листья кукушкина льна.

Рис. 26. Жизненный цикл мха (кукушкин лен): 1 — молодой спорофит, развивающийся из зиготы на верхушке материнского растения; 2 — зрелый спорофит; 3 — зрелый спорангий; 4 — проросшие споры; 5 — протонемы; 6 — женский гаметофит; 7 — мужской гаметофит; 8 — архегоний; 9 — яйцеклетка; 10 — антеридий.

Сфагновые мхи отличаются от зеленых мхов отсутствием ризоидов. Воду они поглощают всей поверхностью тела благодаря наличию воздухоносных клеток. Цикл развития сфагновых мхов схож с циклом развития зеленых мхов. Из отмерших частей растения в условиях недостатка кислорода образуется торф.

Современные плауновидные насчитывают около 100 видов. Они имеют придаточные корни, мелкие, спирально расположенные листья, восходящие побеги. Споры образуются в спорангиях спороносных колосков. Из спор при прорастании появляются гаметофиты (маленькие заростки). Через 15 лет на заростках развиваются антеридии и архегонии, в которых созревают мужские и женские гаметы. У плауновидных мужские и женские гаметы образуются на одних и тех же заростках, а у их близких родственников — селагинелл — на разных. Поэтому заростки селагинелл называют раздельнополыми (мужскими и женскими) в отличие от обоеполых заростков плауновидных. Женские заростки вырастают из более крупных спор, чем мужские. Споры, из которых вырастают женские заростки, называют мегаспорами, споры, из которых вырастают мужские заростки, — микроспорами. Растения с обоеполыми заростками называют равноспоровыми, а с мужскими и женскими заростками — разноспоровыми. Мужские половые клетки двигаются с помощью жгутиков, поэтому для оплодотворения им необходима вода. После оплодотворения из зиготы вырастает новое растение. Используются плауновидные для изготовления лекарств и детской присыпки.

Хвощевидные насчитывают около 20 видов. Размножаются они вегетативно — корневищами с клубнями, содержащими запас крахмала. Бесполое размножение осуществляется спорами, развивающимися в спороносных колосках. Из спор вырастают заростки. У хвощей они бывают мужскими, женскими и обоеполыми, хотя споры, из которых вырастают мужские и женские заростки, практически не отличаются друг от друга. После оплодотворения из зиготы вырастает зародыш, а из него взрослое растение — диплоидный спорофит. Хвощ полевой используют в медицине.

Рис. 27. Жизненный цикл равноспорового папоротника: 1—3 — развитие спорофита (1 — молодой спорофит, развивающийся из зиготы; 2 — спорофит; 3 — спорангий); 4—8 — гаплоидная фаза (4 — созревший спорангий; 5 — проросшая спора; 6 — гаметофит; 7 — архегоний; 8 — антеридий)

Папоротниковидные — многолетние травянистые или древесные растения, тело которых расчленено на стебель, лист и корни, отходящие от корневища. У них развиты покровные и проводящие ткани. Спорангии находятся на нижней стороне листовой пластинки. Споры прорастают, попадая в почву. Из спор вырастают обоеполые заростки, имеющие ризоиды. На заростках формируются антеридии и архегонии. После оплодотворения образуется зигота, из которой развивается диплоидный зародыш, а затем спорофит — листостебельное растение. У некоторых водных папоротниковидных имеются мужские и женские заростки.

Просмотров:
4 143

Псилотовидные (Psilotophyta)

Этот отдел малочисленный, он включает два рода и всего 12 видов, распространённых в тропических широтах. Псилотовидные характеризуются простым строением организма, что говорит об их чрезвычайно древнем происхождении. Они очень похожи на вымерших риниофитов.

Из-за отсутствия корней представители отдела Psilotophyta растут на других деревьях, но могут селиться на почве и камнях. Листья также отсутствуют. Ветвящаяся надземная часть имеет множественные выросты, напоминающие чешуйки, а также разветвлённую систему воздушных корневищ. Процесс размножения осуществляется при помощи спор.

В качестве примера можно привести декоративный папоротник или псилот голый. Своему названию это растение обязано отсутствию листьев.

Хвощи

Вместе с папоротниками эта группа споровых растений когда-то заселяла всю сушу, но постепенно ушла на формирование залежей торфа и каменного угля. Сегодня хвощи представлены небольшим числом видов — их около тридцати.

Самый распространенный в России — хвощ полевой. Он имеет вид невысокого растения с жестким прямостоячим стеблем, разделенным на небольшие членики междоузлиями, из которых выходят пучки листьев, похожих на иголки. Поэтому в целом хвощ полевой напоминает небольшую елочку.

Разделение тела на небольшие сегменты — это отличительная особенность всех указанных представителей флоры. Размножается хвощ, как другие споровые растения, при помощи смены поколений, то есть и бесполым путем (спорами), и половым (сперматозоидами и яйцеклетками).

Высшие растения определение, строение, характеристика и признаки

Многоклеточные наземные растения, способные использовать свет в процессе жизнедеятельности, обладающие развитыми органами и тканями, характеризующиеся чередованием типов размножения, называются высшими.

Развитие проходило в стремлении приспособиться к наземному существованию.

Результатом стали преобразования в строении:

• корни, всасывающие воду и минеральные вещества, а также укрепляющие растение в почве,
• листья, способные к синтезу органических веществ из неорганических,
• стебли – проводящие органику и воду.

Наземные растения характеризует чередование поколений и автотрофное питание.

Мохообразные (Bryophyta)

Главная особенность Bryophyta заключается в цикле размножения с преобладанием полового поколения. Для осуществления репродуктивного процесса им обязательно требуется влажная среда. Именно поэтому мхи растут в сырых и болотистых местах и отличаются небольшими размерами. Отдел мохообразных включает в себя три класса:

1. Печёночники произрастают в тропической местности, покрывая плотным ковром деревья, почву и прочие поверхности.
2. Антоцеротовые насчитывают около 300 видов. Обитают в тёплом климате. В России можно встретить лишь несколько представителей этого класса.
3. Мхи растут в северных и умеренных широтах.

Представители отдела довольно неприхотливы и могут выживать в самых экстремальных условиях, при необходимости впадая в анабиоз. Благодаря этому обеспечивается высокая выживаемость и конкурентоспособность.

Филогенез

Именно со споровых растений начала свое существование современная флора нашей планеты. По ряду теорий, жизнь зародилась в океане. Там же возникли первые растения, которыми были низшие споровые, — водоросли. Постепенно они перебирались на сушу, у них формировались листья и корни для удержания в почве. Однако для размножения все еще была нужна вода.

Затем водоросли дали начало древним папоротникам, хвощам, мхам и плаунам, которые в процессе отмирания на несколько миллионов лет сформировали целые залежи полезных ископаемых. Если предковые формы споровых растений имели древесную структуру, то современные не имеют к деревьям никакого отношения.

Весь процесс филогенеза описываемых представителей флоры занял около четырехсот миллионов лет. Однако сейчас общая характеристика споровых растений позволяет выделить их в надотдел, еще не потерявший окончательной связи с предками (для размножения по-прежнему нужна вода), но уже сформировавшийся и имеющий новые признаки.

Общая характеристика группы

Папоротник — это род споровых растений, который относится к отделу сосудистых представителей флоры и насчитывает 48 семейств, 578 родов и 10620 сортов. Они предпочитают влажные, холодные и заболоченные места. Большинство растений произрастают в тропических лесах. Некоторые из них имеют большие размеры и похожи на пальмы, которые достигают в высоту 16 метров, а листья у них длиной до 4 метров.

Места распространения папоротниковидных растений:

• лес;
• болотистая местность;
• стволы и ветви деревьев;
• водная среда;
• горные ущелья;
• стены домов;
• пустыни;
• обочины проселочных дорог;
• сельскохозяйственные угодья.

Папоротник является очень древней формой жизни, из его многолетних отложений образуется уголь. По форме растение похоже на зеленый побег с перистыми листьями.

Ученые считают, что папоротниковидные произошли от плаунов, но существует мнение что последние, а также мхи, хвощи появились от псилофитов.

С древних времен существует миф про цветок папоротника . Если на праздник Ивана Купала человек увидит цветущее растение, то найдет на этом месте клад или узнает как разбогатеть. Тем не менее это всего лишь легенда, ведь на самом деле стадии цветения у папоротника не существует.

Области применения в быту

Характеристика споровых растений позволяет понять, что они имеют не такое глобальное практическое значение, как цветковые. Однако все же сферы их использования многочисленны:

1. Древесные формы споровых растений середины селура и каменноугольного периода сформировали огромные залежи каменного угля, которыми человек пользуется до сих пор.
2. Молодые побеги папоротников можно употреблять в пищу.
3. Разные части растений хвоща и папоротника используются в медицине как болеутоляющие, мочегонные, вяжущие, противовоспалительные и другие средства.
4. Плауны имеют очень мелкие и мягкие по текстуре споры, которые можно применять в качестве детской присыпки.

Таким образом, мы получили полный и развернутый ответ на вопрос о том, какие растения называют споровыми.

Мхи

Очень интересные и красивые растения, формирующие настоящую лесную подстилку, похожую на ковер, — мхи. Споровые растения, которые имеют очень мелкие структуры — стебель, листья, стебелек со спорангием в виде коробочки, — это все о них. Поэтому их мало кто различает по внешнему виду, разве что настоящие эксперты по мхам.

Цвет этих растений насыщенный, сочно-зеленый, листики жесткие, мелкие, клиновидные. Хотя есть и другой формы, это зависит от вида мха. Основные группы на данный момент следующие:

• политриховые;
• бриевые;
• гипновые;
• сфагновые.

Всего мхов насчитывают около ста видов, поэтому приведенный список включает лишь самые распространенные и имеющие практическое значение.

Интересной особенностью этих растений является то, что их спорангии похожи на кружки с крышечками различных форм. Когда споры созревают, крышечка открывается, а стебелек, на верхушке которого расположен спорангий, наклоняется, и споры высыпаются наружу.

Строение спорового растения на примере мхов

Мхи можно отнести к наиболее примитивным видам высших растений. Все моховидные — это небольшие по размеру представители без проводящей ткани. Подразделение на стебель и листья у мхов условное. Эти удивительные споровые растения — примеры умения приспосабливаться к условиям природы.

Итак, тело мха условно разделено на стебель, листья и корни. Да, корни этому растению заменяют нитевидные выросты — ризоиды. Их основное отличие от настоящих корней — отсутствие У мха каждый ризоид — одна или несколько живых клеток.

Мхи хорошо чувствуют себя в болотистых местах, в тени или просто в сырости. Мхи активно испаряют влагу, но восполняют потерю всей поверхностью растения. Несмотря на то, что споровым растениям необходима вода, чтобы размножаться, некоторые способны пережидать периоды засухи, они даже приспособились выживать на скальных участках. Как это происходит, до конца не понятно.

Доминирующее поколение мхов — половое. Спорофит полностью зависим от гаметофита.

Споры не могут образовываться на листьях, как у папоротника, поскольку сами листья весьма условны. Для этих целей у мхов приспособлена споровая коробочка, возвышающаяся над половым гаметофитом на ножке-ниточке.

Особенностью мхов считается возможность вегетативного размножения. В этом процессе задействованы почки и клубеньки. Если вегетативную часть отделить от основного растения, то она развивается в самостоятельную особь.

Общая характеристика высших споровых растений

Определение

Высшие споровые растения — термин, объединяющий высшие растения, размножающиеся и распространяющиеся главным образом спорами.

В отличие от семенных растений, таксоны, способные размножаться спорами, являются одними из первых, населивших нашу планету.

К ним относят:

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут

• мхи;
• плауны;
• папоротники;
• хвощи.

Считается, что произойти они могли от многоклеточных зеленых водорослей, пройдя промежуточную стадию — риниофитов.

Историческую ценность этих особей трудно переоценить. Их существование исчисляется сотнями миллионов лет, а корни происхождения уходят в палеозойскую эру, каменноугольный период.

Примечание

Правда, в эпоху своего появления они имели иной внешний вид. Это были мощнейшие деревья, достигающие в высоту 25 метров и в ширину от полутора метров. Были и травянистые растения, побеги которых простирались высоко над заболоченными участками земли. Разносимые ветром споры были важным условием широкого распространения различных видов. Они быстро приживались во влажном и теплом климате той эпохи.

Отмирающие одни особи и на этом же месте вырастающие другие, формировали плотный земельный покров, который со временем превращался в залежи каменного угля. Именно поэтому в наши дни археологи находят отчетливые отпечатки листьев и стволов в изучаемых пластах земной коры.

В процессе эволюции метаморфозы обусловили развитие растений в двух направлениях: образовании гаплоидной и диплоидной ветвей. Гаметофит характеризуется более интенсивным развитием, спорофиту «отведена» вторичная роль. Папоротники, плауны и хвощи — яркие представители диплоидного направления. Их гаметофит — заросток.

Для жизненного цикла данного таксона свойственно чередование бесполого и полового размножения, соответственно, существуют половое и бесполое поколения. Эта особенность лежит в основе полного жизненного цикла высших споровых.

В бесполый период жизни формируются споры, из которых впоследствии развивается половое поколение. Для него характерно наличие мужских и женских половых органов и, соответственно, — гамет. Гаметы представляют собой сперматозоиды, способные активно передвигаться, и яйцеклетки, занимающие свою нишу внутри женского полового органа. Попасть сперматозоиду к яйцеклетке помогает вода. В результате их слияния образуется зародышевый организм, который по мере развития переходит в бесполое поколение.

Примечание

Существуют микро- и макроспоры. Из микроспор развиваются заростки мужского типа, из макро — женского.

Ботаника изучает множество видов высших споровых растений. Так, мохообразные насчитывают более 25 тысяч видов, плауны — четырехсот, хвощи — 32, папоротники — 10 тысяч.

К основным характерным признакам ученые относят:

1. Дифференцирование тканей, лежащих в основе строения. Среди них выделяют наружную, выполняющую защитную роль, хлорофиллоносную и запасающую. Кроме того, для жизни растения важна опорная ткань, обеспечивающая механическую устойчивость.
2. Наличие в теле растения различных органов, в т.ч. органов поглощения (ризоидов и корневых волосков), фотосинтезирующих органов (листков), стеблей.
3. Наличие органов полового размножения: мужских (антеридий) и женских (архегоний).
4. Присутствие в онтогенезе зародыша, который появляется из зиготы при слиянии гамет.
5. Последовательность полового и бесполого поколений.
6. Прогрессирование спорофита, как обладающего хорошей приспособляемостью к окружающим условиям и генетическими особенностями.

Обитание высших споровых не ограничивается влажными участками земли. Некоторые виды приспособились существовать даже в пустынях.