Порядок классификации растений: схема, семейства, значение, примеры

Растения — краткое описание

Определение

Растения (от латинского plantae) — биологическое царство, которое является одной из ключевых групп многоклеточных организмов.

Изучению растений и их разновидностей посвящена наука ботаника.

Впервые изучать растения начал древнегреческий философ и ученый Аристотель. Он поместил данный класс в промежуточное положение между неодушевленными предметами и животными. Исследователь представил определение растений в виде живых организмов, обделенных способностью к самостоятельному передвижению. В этом заключается одно из их главных отличий от животных.

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

В более позднее время наука открыла бактерии и археи, которые невозможно отнести к общепринятому понятию растительности. Во второй половине ХХ столетия происходит выделение грибов и некоторых типов водорослей в отдельные категории на основании отсутствия у данных организмов сосудистой и нервной системы, характерных для других представителей растительных видов.

Основные признаки

Растения отличают по ряду характеристик. Основными признаками растительности являются:

1. Наличие плотных целлюлозных оболочек, покрывающих каждую клетку, которые составляют листья, стебли и другие части.
2. Присутствие в клетках хлоропластов с содержанием хлорофилла, служащего компонентом процесса фотосинтеза.
3. Элементы растений обладают зеленым цветом за счет наличия хлорофилла.
4. Для растений характерен прикрепленный образ жизни.
5. Стебли и листья накапливают запас питательных веществ и энергии в виде крахмального вещества.
6. Рост продолжается на протяжении всей жизни.
7. Фитогормоны в составе растений, которые несколько напоминают человеческие, регулируют такие процессы, как жизнедеятельность и другие важные процессы.
8. Плотная оболочка из целлюлозы не пропускает свет.
9. Свойства продуцентов, то есть способность производить органические вещества при воздействии углекислого газа и ультрафиолета.

Клетки растения обладают рядом особенностей, среди которых можно отметить следующие характерные черты:

1. Целлюлозные стенки клеток. Благодаря такой защите в клетку не проникают пищевые частицы и крупные молекулы, что позволяет им поглощать исключительно низкомолекулярные вещества, то есть придерживаться осмотрофного типа питания. Поглощая из окружающей среды воду и углекислый газ через проницаемую клеточную мембрану, а также минеральные соли с помощью специальных мембранных клапанов и переносчиков, растения обеспечивают себя питанием.
2. Пластиды, к которым относятся хлоропласты, хромопласты и лейкопласты.
3. Крупная центральная вакуоль в виде пузыря с клеточным соком, окруженным мембраной в форме тонопласта. Этот материал обладает системой регулируемых переносчиков для транспортировки различных веществ, поддержания нужной концентрации солей и кислотности в цитоплазме. Также вакуоль необходима для обеспечения нужного осмотического давления в клетке, которое приводит к образованию тургора, то есть напряжения на клеточной стенке для поддержания формы растения. В вакуоле запасаются питательные вещества и накапливаются отходы метаболизма.
4. Центриоли отсутствуют в клеточных центрах растений.

Классификация и жизненные формы

С момента выхода на сушу высшие растения развивались в двух основных направлениях. Они породили две эволюционные ветви — гаплоидную и диплоидную. Первая представлена отделом моховидных, у которых в жизненном цикле преобладает гаплоидное половое поколение — гаметофит. Вторая, включающая все остальные отделы, отличается преобладанием бесполого поколения — спорофита. Классификация высших растений в биологии:

1. Риниофиты (Rhyniophyta).
2. Зостерофилофиты (Zosterophyllophyta).
3. Мохообразные (Bryophyta).
4. Плауноподобные (Lycopodiophyta).
5. Псилотовидные (Psilotophyta).
6. Хвощевидные (Equisetophyta).
7. Папоротниковидные (Polypodiophyta).
8. Голосеменные или сосноподобные (Gymnospermae или Pinophyta).
9. Покрытосеменные или цветковые (Angiospermae или Magnoliophyta).

Из-за различных схем размножения всю наземную растительность можно разделить на два типа — споровый и семенной. Каждый вид в зависимости от происхождения и места обитания имеет ряд отличий, присущих только ему. У эмбриофитов можно выделить несколько характерных жизненных форм:

1. Дерево — это многолетний и довольно крупный организм, имеющий твёрдый ствол и крону, состоящую из более тонких ответвлений (тополь, берёза, клён).
2. Кустарник — более мелкий. Он состоит из множества тонких стволиков высотой от 0,5 до 6 метров (орешник, сирень).
3. Кустарничек отличается низкорослостью (не выше полуметра) и мощной корневой системой (брусника, клюква).
4. Трава — это большая группа растений, обладающих тонким и мягким стволом. Эта форма отличается большим разнообразием — от однолетней до многолетней. Высота может варьироваться от сантиметра до нескольких метров (укроп, пион, мята, банан, сахарный тростник).

Происхождение высших споровых растений

Теория гласит о том, что предки наземных растений – streptophyta, были вынуждены из-за геологических изменений приспосабливаться к другим условиям жизни

Важное значение имело то, что выживали только наиболее приспособленные водоросли

У переходных форм вырабатывалась защитная пленка кутин, откладывающаяся на поверхности. Образование пленки в большом количестве препятствовало газообмену, из-за чего растение погибало. У организмов, кутин которых образовывался умеренно, сформировалась эпидерма с устьицами – сложная ткань, защищающая от высыхания, а также не препятствующая газообмену.

Появление эпидермы препятствовало поглощению воды всем телом, тем самым способствовало образованию одноклеточных нитей ризоидов. Итогом процесса развития стало формирование более сложной системы – корней.

Освещение на суше значительно превышает этот же показатель в воде, благодаря этому значительно возросло количество и размеры фотосинтезирующих органов – листьев. Распределение веществ, образовавшихся в процессе фотосинтеза, и воды, поглощенной корнями, осуществляется проводящим органом – стеблем.

Быстрое увеличение видов, распространение высших организмов объясняется развитием вегетативных органов и изменениями репродуктивной системы, которая при условиях наземного обитания должна иметь надежную защиту.

Репродуктивные многоклеточные органы наземных растений – гаметангии и спорангии имеют оболочку из живых клеток, которая защищает споры от высыхания.

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.

Общая характеристика водорослей

Всего насчитывается 30 тысяч видов водорослей: кладофора, падина, каулерпа, ламинария, парфира, каллитамнион, эктокарпус, деллесерия, микрастериас, ацетобулярия

Водоросли (Algae) относятся к низшим споровым растениям. Известно свыше 30 00 современных видов. Тело их не расчленено на органы и называется талломом (от греч. таллос – росток), или слоевищем. Бывают одноклеточными, колониальными, многоклеточными (в виде нити, пластинки, кустика и т. п.). Многоклеточные водоросли в разной степени дифференцированы на клетки, которые выполняют разные функции (запасающие, половые, ассимилирующие), но настоящих тканей не образуют. Некоторые виды могут прикрепляться к субстрату с помощью ризоидов (от греч. ризос – корень и эйдос – вид) – нитевидных бесцветных вырастаний, которые состоят из одной или последовательного ряда клеток.

Все водоросли содержат в клетках зеленый пигмент (от лат. pigmentum – краска) хлорофилл (от греч. хлорос – зеленый и филон – листок). Хлорофилл находится в хлоропластах, которые имеют разную форму. Хлоропласты водорослей называют хроматофорами. Кроме хлорофилла могут быть другие пигменты (фикоциан, ксантофилл, каротин и др.), которые маскируют хлорофилл и придают растениям специфическую окраску. Такие пигменты способны дополнительно поглощать свет, тем самым дают возможность происходить фотосинтезу на больших глубинах.

Водоросли делят на несколько отделов (10-12), известнейшими из которых являются Зеленые, Диатомовые, Бурые и Красные или Багрянки. Ученые считают, что растения разных отделов имеют разное происхождение и между ними не существует близких связей.

У водорослей различают половое и бесполое размножение.

Половое размножение происходит разными способами. Вместилищем половых клеток или гамет, являются одноклеточные гаметангии (от гамета и греч. ангеион – сосуд). По размерам и подвижности различают:

–  одинаковые по размерам подвижные гаметы – изогамию (от греч. изос – равный, гамос – брак);

–  женская гамета больше мужской, подвижные – анизогамия (гетерогамия) (от греч. анизос – разный);

–  женская – большая, недвижимая, мужская – меньшая, подвижная или нет – оогамия (от греч. оон – яйцо).

У некоторых из зеленых водорослей (у спирогиры) может наблюдаться конъюгация – слияние содержимого двух безжгутиковых вегетативных клеток.

После слияния гамет образуется зигота (от греч. зиготос – соединенные вместе). Растения, на которых образуются гаметы, называются гаметофитами.

Бесполое размножение может происходить при помощи спор (от греч. спора – посев, семена) и вегетативно. Споры бывают неподвижные и подвижные, имеющие жгутики, и называются зооспорами (от греч. зоон – животное). Образуются или в обычных клетках, или в специальных – спорангиях или зооспорангиях. Споры и зооспоры выходят в воду через отверстие в стенке спорангия группой и окружены слизистой оболочкой, которая быстро расплывается. Растения, на которых образуются споры, называются спорофитами.

Вегетативное размножение разнообразное: таллом водорослей, колонии делятся пополам или распадаются, у некоторых видов бурых водорослей образуются почки на слоевище, у харовых водорослей – клубеньки и т. п.

У водорослей споры и гаметы могут развиваться на разных растениях (спорофитах и гаметофитах), а у некоторых видов – на одних и тех же растениях. Спорофит и гаметофит могут быть похожими или отличаться. В жизненных циклах у одних видов преобладает гаметофит, у вторых – спорофит, а у других – они равноценные.

Живут водоросли преимущественно в водной среде. Водные растения в зависимости от положения в пространстве делят на планктонные, которые находятся в зависшем состоянии, бентосные – на дне водоемов, нейстонные – плавают на поверхности воды в полупогруженном состоянии и перифитонные, которые обрастают любые подводные поверхности. Некоторые водоросли живут в горячих источниках, на снегу.

Кроме того, водоросли встречаются вне воды: в почве, на скалах, деревьях и т. д.

Наука, которая изучает водоросли, называется альгологией. Водоросли выделяют, как и другие растения, кислород и поглощают углекислый газ, принимают участие в круговороте углерода, широко используются в разных отраслях хозяйства. Их можно использовать как индикаторы степени загрязненности водоемов, применять для очищения промышленных вод.

Биология

Вспомните

1. Что вы знаете о растениях?
2. По каким признакам растения отличают от других организмов?

Разнообразие растений. Царство Растения объединяет более 350 тыс. видов и представлено самыми разнообразными формами — от одноклеточных микроскопических водорослей до огромных деревьев, возвышающихся над землей более чем на 100 м (рис. 21).

Рис. 21. Размеры растений

Растения занимают всевозможные места обитания. Их можно встретить в открытом океане, сухих пустынях, горах и на побережье Антарктиды. Различна продолжительность жизни растений. Существуют дубы, которым более 1000 лет, но есть растения, живущие всего несколько месяцев, недель и даже дней.

Все растения в зависимости от строения традиционно подразделяют на низшие и высшие.

Тело наиболее примитивных низших растений может состоять из одной клетки. Тело многоклеточных низших растений называют слоевищем или талломом (от греч. таллос — молодая ветка, росток). У этих растений нет ни корней, ни стеблей, ни листьев. Низшие растения не имеют сложного тканевого строения.

Ткани появляются у высших растений. Ткань — это группа клеток, имеющих сходное строение и выполняющих общие функции.

У высших растений тело расчленено на органы — листостебель-ные побеги и корни (за исключением мхов), которые состоят из различных тканей.

Орган (греч. органон — орудие, инструмент) — это часть организма, имеющая определенное строение, занимающая определенное положение и выполняющая определенные функции.

Характерные признаки растений. Растения имеют преимущественно зеленую окраску, но могут быть окрашены в красный, бурый, желтый и другие цвета. Окраска растений определяется наличием в их клетках особых красителей — пигментов (от лат. пигментум — краска). У растений наиболее распространен зеленый пигмент — хлорофилл. Он играет чрезвычайно важную роль: улавливает солнечные лучи и обеспечивает усвоение их энергии. Это необходимое условие осуществления фотосинтеза (от греч. фо-тос — свет и синтезис — соединение) — процесса образования органических соединений из неорганических за счет энергии света.

Итак, главной характерной особенностью представителей царства Растения является их способность к фотосинтезу.

Ответьте на вопросы

1. Какие признаки присущи представителям царства Растения?
2. Что такое ткани и органы?
3. Чем отличаются представители низших и высших растений?

Моя лаборатория

К царству Растения относят все фотосинтезирующие ядерные организмы. Низшими растениями являются водоросли. Само название этих растений указывает на их обитание в воде. Следует отметить, что это название не совсем точное, так как и среди высших растений многие обитают в воде. К водорослям относятся очень разные организмы, но их объединяет относительно простое строение и то, что их тело не расчленено на органы.

Водоросли — древнейшие растения на нашей планете. Как считают ученые, от них произошли высшие растения. Их появление связано с выходом растений на сушу. Одними из первых наземных растений были росшие по берегам водоемов риниофиты (рис. 22). Их строение еще напоминало строение многоклеточных водорослей: отсутствовали настоящие стебли, листья, корни, в высоту они достигали около 25 см. Но риниофиты уже имели примитивную проводящую систему и покровную ткань, предохранявшую их от высыхания.

Рис. 22. Выход риниофитов на сушу

В воде условия жизни относительно стабильные. Питательные вещества, растворенные в воде, могут поглощаться всей поверхностью тела. Условия жизни на суше более суровые. Приспособление к этим условиям привело к значительному усложнению строения наземных растений. У них появились специализированные ткани и органы. Наличие большого числа тканей и расчленение тела на органы — отличительная черта высших растений.

От риниофитоподобных растений произошли древние мхи, плауны, хвощи и папоротники. Древние папоротники дали начало голосеменным, а от них произошли покрытосеменные растения (рис. 23).

Рис. 23. Схема происхождения высших растений

В процессе длительного развития одни растения на Земле бесследно исчезли, другие неузнаваемо изменились. Поэтому полностью восстановить историю развития растительного мира очень трудно. Но ученые доказали, что все современные виды растений произошли от более древних форм. Современный растительный мир нашей планеты удивительно многообразен.

Плауноподобные (Lycopodiophyta)

Один из самых древних отделов в настоящее время представлен лишь немногими видами селлагинелл и плаунов. Остальные представители давно вымерли.

Современные плауновидные — это травянистые вечнозелёные растения, живущие несколько лет и внешне напоминающие мхи. В отдел входит два класса:

1. Плауновые включают в себя около 400 видов.
2. Полушниковые — не более 700 видов.

Все плауноподобные отличаются наличием корней, вильчатым ветвлением стебля, а также маленькими листьями. Существуют равноспоровые и разноспоровые виды. В древние времена эти растения были очень распространены. В карбоне произрастало немало древовидных форм, которые впоследствии сформировали колоссальные залежи каменного угля.

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.

Происхождение

Около 400 млн. лет назад появились первые формы растений, приспособленные к жизни на суше. Выход из воды привел к адаптационным изменениям в строении отдельных видов, которым для выживания были необходимы новые структурные элементы.

Так растительный мир покинул пределы водной среды и начал заселять просторы суши. Такими «землепроходцами» были ринофиты, которые росли у берегов водоёмов.

Это переходная форма жизни между низшими растениями (водорослями) и высшими. В строении ринофитов много сходного с водорослями: не прослеживались настоящие стебли, листья, корневая система. Прикреплялись к почве с помощью ризоидов, через которые получали питательные вещества и воду. Ринофиты обладали покровными тканями, которые защищали их от высыхания. Размножались при помощи спор.

Риниофитовые в дальнейшем видоизменялись и дали начало для развития плаунов, хвощей, папоротников, которые уже имели стебли, листья, корни. Это были предки современных споровых растений.

Отдел «покрытосеменные» (или «цветковые»)

Цветковые растения — это самая многочисленная и высокоорганизованная группа растений. Насчитывают более 300 тысяч видов. Эта группа составляет основную часть растительного покрова планеты. Почти все представители растительного мира, окружающие нас в обычной жизни, как дикорастущие, так и садовые растения, являются представителями покрытосеменных. Среди них можно встретить все жизненные формы: деревья, кустарники и травы.

Главным отличием покрытосеменных растений является то, что их семена покрыты плодом, образованным из завязи пестика. Плод является защитой семени и способствует их распространению. Покрытосеменные образуют цветки — орган полового размножения. Характерным для них является двойное оплодотворение.

Цветковые растения господствуют в растительном покрове как наиболее приспособленные к современным условиям жизни на нашей планете.

Значение для человека: используются в пищу; выделяют кислород в окружающую среду; применяются в качестве стройматериалов, топлива; используются в медицинской, пищевой, парфюмерной промышленности.

Чередование поколений в жизненном цикле высших споровых растений

Цикл жизни высших споровых характеризуется сменой поколений: спорофита на гаметофит и наоборот. Таким образом, единого способа размножения не существует. Для растений характерно размножаться как половым, так и бесполым путями. В жизненном цикле происходит смена гаплоидной и диплоидной ядерных фаз.

Последовательно его можно представить как:

• зарождение;
• развитие;
• воспроизведение себе подобных (размножение).

Выделить различия между простым и сложным циклом можно на примере зеленой водоросли хлореллы, для которой характерно размножение спорообразованием. В процессе развития внутри водоросли размещаются 4-8 автоспор, которые со временем получают индивидуальную оболочку. Это простой цикл.

В качестве сложного можно назвать размножение равноспорового папоротника, для которого не редкость существование спорофита (собственно папоротника) и его заростка (гаметофита). Жизнь последнего коротка, но за нее успевает появиться отдельная особь. Она одна и крупных размеров.

Культурные растения бобовых

Семейство бобовых включает очень большое число ценных культур. Самыми распространенными из них является соя, чечевица, арахис, фасоль и горох. Они отличаются большим содержанием растительного белка. Например, семена посевного гороха имеют очень близкое содержание белка к мясу. В семенах фасоли образуется около 30 процентов белка, а в арахисе и сои – более 40 процентов. Рассмотрим каждую культуру подробнее:

Посевной горох. Эта культура считается одной из самых древних. Горох является однолетним травянистым растением. Он представлен сложными листьями, которые оканчиваются ветвистыми усиками. Эти усики крепятся за опору, поддерживая слабый стебелек. Цветок и плод отличается характерным для мотыльковых строением. Родиной гороха принято считаться Афганистан и Северо-Западную Индию. На территории России горох растет в промышленных масштабах на больших площадях.

Используют горох для приготовления различных супов и каш. Мозговой сорт этого растения принято замораживать и консервировать. Сахарный горох едят в сыром виде.

Обыкновенная фасоль. Этот представитель бобовых возделывался на территории Южной Америки на протяжении многих лет. Фасоль является однолетним травянистым растением, которое способно достигать высоты в 3 метра. Стебель чаще всего вьющийся или прямой. Цветки фасоли имеют неправильную форму. Плоды могут быть как изогнутыми, так и прямыми. Содержат внутри от 3 до 8 семян.

В составе фасоли имеется большое число ценных органических кислот, витаминов, микроэлементов, белков и каротина. Такое многообразие полезных веществ обусловило его широкое применение в кулинарии. Этот продукт сушат и консервируют. Фасоль готовят и едят вместе со стручком. Различаются также сахарные, полусахарные и лущильные сорта.

Соя. Является однолетним травянистым растения. Она возделывается в порядке 60 странах мира. Семена сои называют «соевыми бобами». Стебли могут достигать высоты до 2 метров. Однако встречаются и разновидности с высотой не более 15 сантиметров. Практически все виды сои отличаются тройчатосложными листьями с опущенными листочками. Основная форма семян овальная с очень разнообразными размерами: от 60 граммов до 310 граммов.

Соя выращивается в огромных масштабах, а количество её посевов занимает первое место по площади в мире. На территории России соевые бобы возделывают в Краснодарском крае и Дальнем Востоке. Высокая ценность этой культуры заключается в том, что из неё готовят продукты, схожие с молочными. Также сою используют в качестве сырья для приготовления муки, которая подходит для людей с болезнью сахарного диабета. Из этого продукта изготавливают самостоятельные блюда во многих странах мира.

Арахис. Является также однолетним растением, которое может достигать высоты в 40 сантиметров. Побеги и корень арахиса ветвистый. Листья растения очередные и опушенные. Цветки отличаются желто-красным или белым окрасом. В них располагается порядка 10 тычинок. Плоды отличаются овальной и вздутой формой с паутинистым узором. Внутри располагается от 2 до 4 семенных бобов.

Это растение отличается теплолюбивостью, а впервые появилось в Южной Америке. Семенные выжимки арахиса дают крахмальную муку, которая имеет сходство с пшеничной. В Америке молотый арахис смешивают с маслом и получают арахисовую пасту.