Биология все о растениях кратко: Биология Растения

Содержание

Биология Растения

Материалы к уроку

№11 Растения.docx
15.24 KBСкачать
11) Растения.pptx
1.71 MBСкачать

Конспект урока

Растения

Перед вами четыре основных царства живых организмов на Земле: Бактерии, Грибы, Животные, Растения. Каждое из них является необходимым звеном в цепочке жизни. Мы с вами всегда отлично представляли себе все разнообразие размеров, форм и окрасок живых организмов на Земле. Они могут быть как микроскопически маленькими, так и гигантских размеров. Невоображаемо разных форм и совершенно различных окрасок.

На этом уроке мы рассмотрим Царство Растения.

Всю совокупность растений на Земле называют флорой.

У всех растений есть особенности, которые позволили выделить их в отдельное царство:

Растения – это организмы, которые растут на протяжении всей жизни. Их рост не прекращается даже зимой.

В клетках растений есть особый пигмент – хлорофилл, который помогает преобразовывать неорганические вещества в органические под действием солнечного света.

Все растения делятся в зависимости от способа размножения и места обитания на группы. Это:

Водоросли.

Мхи.

Плауны.

Папоротники.

Хвощи.

Голосеменные.

Покрытосеменные.

Рассмотрим отдельно каждую из групп.

Водоросли. Это обитающие в воде растения, тело которых представляет собой слоевище, не расчлененное на органы. У этих растений нет корней, стеблей, листьев и семян. Известные представители этой группы это: 1) спирогира, образующая тину в пресноводных водоемах; 2) ламинария – бурая водоросль, из которой производят «морскую капусту».

Мхи. Небольшие растения, достигающие максимальной длины в 60 см, которые имеют стебли и листья и размножаются спорами. Вместо корней имеют ризоиды. Отмершие части мха образуют торф. Представители этой группы это: 1) кукушкин лен – покрывает всю почву на болотах зеленым ковром; 2) сфагнум – не имеет ризоидов, но способен поглощать огромное количество влаги.

Папоротники, хвощи, и плауны миллионы лет назад были господствующими группами на Земле и огромными лесами покрывали всю сушу. Но на сегодняшний день древовидные папоротники встречаются только в тропических влажных лесах. А в нашем климате это травянистые растения. Все эти растения никогда не цветут и размножаются спорами. Эти растения уже имеют корни. Отмершие много лет назад предки этих растений образовали залежи каменного угля – ценного полезного ископаемого.

Голосеменные. Это группа хвойных растений, представители которой ель, сосна, кедр. Растения размножаются семенами, но их семена не защищены оболочкой плода. Хвойные растения широко распространены в северном полушарии Земли и занимают большие площади.

Покрытосеменные, или Цветковые растения. Самые сложно организованные виды растений, которые имеют цветы, преобразующиеся в плод, защищающий семена. Эти растения имеют стебель, листья, почки. К ним относится, большинство растений используемых человеком в пищу. Например: капуста, яблоня, картофель, пшеница, рожь.

Остались вопросы по теме? Наши репетиторы готовы помочь!

Подготовим к ЕГЭ, ОГЭ и другим экзаменам
Найдём слабые места по предмету и разберём ошибки
Повысим успеваемость по школьным предметам
Поможем подготовиться к поступлению в любой ВУЗ

Выбрать репетитора

Классификация растений

Как устроена классификация растений
Подцарство Низших растений
- Отдел Водоросли
- Отдел Лишайники
Подцарство Высших растений
- Отдел Мохообразные
- Отдел Плауновидные
- Отдел Хвощевидные
- Отдел Папоротниковые
- Отдел Голосеменные
- Отдел Покрытосеменные

История растений началась 450 миллионов лет назад, когда появились их первые сухопутные предки – псилофиты. Затем было время гигантских папоротников, хвощей и плаунов. Спустя пару сотен с небольшим миллионов лет появились голосеменные и покрытосеменные растения. Сегодня на Земле насчитывается 350 тысяч видов растений. Их значение для современной человеческой цивилизации трудно переоценить.

Только благодаря растениям в атмосфере планеты есть кислород, а значит только благодаря им существуют наземные, да и водные животные, а также люди и их цивилизация. Благодаря растениям накапливается органическая масса и энергия, поддерживается постоянным процент содержания углекислого газа в атмосфере, создаются почвы. Растения являются основными кормильцами людей и животных, до сих пор лучшие строительные материалы делают из них. Растения – это пища и питье, витамины, лучшая одежда, обувь, жилища, и все еще источник тепла для очень многих людей.

Как устроена классификация растений

Все растения, которые есть на планете, составляют Царство Растений.
Царство растений делится на два Подцарства:
- Подцарство Низших Растений
- Подцарство Высших растений
Каждое Подцарство делится на Отделы.
Каждый Отдел делится на Классы.
Каждый Класс делится на Порядки.
Каждый Порядок делится на Семейства.
Семейства делятся на Роды.
Роды по определенным признакам включают в себя виды растений.

Например, куда будет отнесено в классификации такое привычное растение, как ромашка аптечная?

Вид – ромашка аптечная.

Род – ромашка.

Семейство – Сложноцветные.

Класс – Двудольные.

Отдел – Покрытосеменные.

Подцарство – Высшие Растения.

Царство – Растения.

Подцарство Низших растений

Огромное количество видов растений нуждается в их классификации. Так удобнее работать ученым, селекционерам, агрономам и всем, чья деятельность связана с изучением растительного мира и выведением новых сортов и гибридов, выращиванием культурных растений, с защитой редких растений и сохранением редких их видов.

Все видовое разнообразие растений принято называть «Царство Растения».

Царство Растения делится на два подцарства.

Первое подцарство – подцарство низших растений. Оно включает в себя всего лишь два отдела:

отдел Водоросли;
отдел Лишайники.

Отдел Водоросли

Водоросли действительно заслуживают отдельного отдела, так как они мало похожи на наземные растения. Они имеют очень древнее происхождение и появились еще в те времена, когда суши не было вообще, или была, но ее было мало. Тело водоросли называется слоевищем, и в нем нечего делить на органы. Водоросли приспособлены жить исключительно в воде и полностью от нее зависят.

Среди водорослей есть разделение на одноклеточные и многоклеточные водоросли. Одноклеточные водоросли – древнейшие представители флоры планеты. До сих пор сохранились, существуют и даже процветают сине-зеленые водоросли или цианобактерии. У них нет выраженного ядра, и их относят к «предкам предков» — доядерным организмам или прокариотам. Питаются одноклеточные водоросли очень просто: окутывают всей своей клеткой частичку пищи и переваривают ее.

Многоклеточные водоросли всасывают пищу всем своим телом – слоевищем.

Водоросли являются важным и одним из главных поставщиков кислорода в атмосферу Земли и являются началом пищевых цепочек для морских животных. Это важная составляющая жизни в воде.

Существует другая классификация водорослей, согласно которой они разделяются на следующие отделы:

Зеленые водоросли;
Бурые водоросли;
Красные водоросли;
Диатомовые водоросли.

Отдел Лишайники

Скромные лишайники на самом деле являются симбионтами, содержащими в себе одноклеточные водоросли и грибы. В целом — это единый организм, который водоросли обеспечивают органическими веществами, а грибы – минеральными.

Лишайники являются сильными и неприхотливыми организмами, существующими там, где нет ничего другого живого. Для питания они могут использовать обычную пыль, а воду получать из тумана и росы. Лишайники могут жить даже на пластмассе и стекле. Они есть в горах на линии ледников, где уже нет никаких других растений, на стенах домов.

Лишайник представляет собой сплетение особых нитей, гиф. Между этих нитей и под их защитой располагаются водоросли. Водоросли и гифы соединены перемычкам, которые служат для обмена грибами и водорослями питательными веществами.

В мире насчитывается 20 тысяч видов лишайников, которые размножаются спорами или вегетативно, кусочками слоевищ.

Лишайники делятся на:

Листоватые, состоящие из слоевища, похожего на Пластинку;
Накипные, похожие на корочку, плотно срастающиеся с субстратом, это самая большая группа лишайников;
Кустистые, похожие на крохотные кустики, состоящие из тонких нитей.

Подцарство Высших растений

Растения, относящиеся к подцарству Высших растений, имеют органы, которые образуются клетками, выполняющими определенные задачи. Такое устройство позволило растениям распространиться во всех климатических зонах и на всех континентах. А часть растений вернулась в воду.

Высшие растения делятся по способу размножения на споровые и семенные.

Отдел Мохообразные

Данный отдел насчитывает 20 тысяч видов. Но все они имеют общие признаки:

у них нет органов и тканей,
нет корней, а есть ризоиды, крепящие растение к земле и поглощающие из земли воду;
есть слоевище, у некоторых видов оно делится на подобие стеблей и листьев;
у них есть половое и бесполовое размножение спорами.

Это очень древние растения, пережившие свой расцвет в каменноугольном периоде. И до сих пор растения этого отдела предпочитают влажную среду обитания. В данное время эта ветвь эволюции растений считается тупиковой, хотя у них уже присутствует фотосинтез.

Представители отдела: мхи сфагнум, кукушкин лен.

Классы Мохообразных:

печеночные мхи,
антоцеротовые,
листостебельные.

Размножение мхов может происходить тремя способами:

бесполым,
половым,
вегетативно.

Отдел Плауновидные

Виды из этого отдела размножаются исключительно спорами, и они такие же древние, как и мхи. Их расцвет прошел в каменноугольном периоде, когда существовали огромные плауны высотой в 40 м. Современные плауны являются вечнозелеными растениями, они долгожители. Отдельное растение может прожить до 100 лет. Развиваются очень медленно. Плаун становится взрослым полноценным растением в возрасте 20 лет.

Плауны имеют органы: побеги, листочки, стебли. У них есть процесс фотосинтеза. Представители отдела: плаун булавовидный, селагинелла. В отличие от мхов плаунов на земле осталось немного, всего 1400 видов.

Отдел Хвощевидные

Хвощи – прямые наследники первых растений, псилофитов. Вместе с мхами и плаунами они когда-то составляли леса каменноугольного периода. В настоящее время этот отдел составляет всего 30 видов. И все они живут в северном полушарии планеты. Особенности видов отдела:

жесткий стебель;
побеги бывают бурыми и зелеными;
имеются горизонтальные и вертикальные корневища;
на корнях образуются клубни;
имеется стебель и междоузлия;
размножается только спорами.

Особенностью является следующий процесс размножения. Весной появляются бурые побеги с колосками, содержащими споры. Когда споры созревают и высыпаются из колоска, бурые побеги умирают. Зато появляются зеленые (вегетативные) побеги, они имеют ветвление и листья в виде чешуек, в них идет фотосинтез, но в размножении они не участвуют.

Отдел Папоротниковые

Когда-то папоротники покрывали всю сушу и выглядели, как пальмы сегодня. Они были конкурентами плаунам и хвощам. Теперь отпечатки их окаменевших листьев находят в пластах каменного угля. Современным папоротникам, которых осталось от былого изобилия всего 10 тысяч видов, далеко до гигантов, росших миллионы лет назад. В высоту виды, произрастающие в умеренных широтах, не превышают метра. Однако это многолетники, доживающие до 300-летнего возраста.

Побег современного папоротника укорочен и представляет собой корневище. У папоротников уже есть настоящие корни и ткани, проводящие воду и питательные вещества. Размножаются эти растения спорами.

Представители папоротников в умеренном климате – орляк, кочедыжник женский.

Когда-то существовали папоротники, которые размножались семенами. Именно они дали начало Голосеменным, но сами вымерли.

Отдел Голосеменные

Когда в каменноугольном периоде климат изменился, и стало гораздо холоднее, огромные папоротники, хвощи и плауны вымерли, а появившиеся и распространившиеся к тому времени голосеменные сумели приспособиться. Свой род голосеменные ведут от папоротников. Сегодня их насчитывается не так уж и много, всего 700 видов.

По всем параметрам подавляющее большинство голосеменных являются деревьями и кустарниками. Они имеют корни, стебли или стволы, видоизмененные, превратившиеся в иголки листья, плоды – шишки с семенами. Являются вечнозелеными растениями.

Яркие представители голосеменных: сосна, ель, можжевельник.

На одном растении ( дереве) присутствуют мужские и женские шишки. В отличие от всех предыдущих отделов голосеменным для размножения не нужна вода. Оплодотворение женских шишек производится пыльцой мужских шишек при помощи ветра. Семена распространяются ветром, и лишь у тисса и можжевельника семена распространяют животные.

Отдел голосеменных подразделяется на классы:

гинкговые,
гнетовые,
саговниковые,
хвойные.

Среди голосеменных нет трав, их видоизмененные листья – хвоинки не опадают. Единственное исключение — лиственница. Она является листопадным деревом.

Исключением являются саговники, очень внешне похожие на пальмы, но являющиеся не пальмами, а растениями отдела Голосеменных. У этих растений лист очень крупный «пальмовый». Это – ровесники расцвета динозавров, дошедшие до настоящего времени. Сейчас в мире существует 300 видов саговников, составляющих 11 родов. Произрастают в субтропических районах Африки, Южной Америки, Австралии, Юго-Восточной Азии.

Большинство хвойных являются источником прекрасной строительной древесины. Стволы хвойных имеют следующее строение.

Первый слой – наружный, кора. Ее предназначение – защита внутренних слоев ствола. Следующий слой – древесина, на 90% состоит из проводящей ткани. В коре и древесине очень много смоляных карманов – полостей, заполненных смолой и эфирными маслами. Сердцевина очень маленькая. На спилах можно увидеть годовые кольца, которые образует камбий. Они неравномерные и зависят от погодных условий конкретного года.

Отдел Покрытосеменные

Самый многочисленный отдел классификации – отдел покрытосеменных насчитывает 300 тысяч видов. Покрытосеменные или цветковые растения распространены повсюду. Отличительная особенность покрытосеменных растений – наличие цветка, являющегося органом размножения. Образующаяся завязь защищена от внешней среды семяпочкой. Ткани растения имеют выраженное специальное назначение.

Яркие представители покрытосеменных растений: пшеница, картофель, подсолнух.

Отдел разделяется на два класса:

однодольные,
двудольные.

Растения в классах имеют большие отличия. У растений класса двудольных зародыш образует две семядоли. Корневая система – стержневая. Листья имеют сетчатое жилкование. Среди растений есть травы, деревья и кустарники.

Двудольные покрытосеменные – это самый большой класс растений, насчитывающий 200 тысяч видов. В класс входят следующие семейства:

Крестоцветные,
Розоцветные,
Бобовые,
Пасленовые,
и другие.

Растения класса однодольных имеют зародыш с одной семядолей. Корневая система – мочковатая. Стебель обычно не растет в толщину. Жилкование листьев — параллельное и дуговое. Формы растений – травы и деревья.

В класс входят семейства:

Лилейные,
Злаковые,
Амариллисовые,
и другие.

Характерные представители: пшеница, тюльпан.

Знакомство с растениями | Основы биологии

Растения — невероятно важное царство организмов. Это многоклеточные организмы с удивительной способностью производить себе пищу из углекислого газа в атмосфере. Они составляют основу многих пищевых сетей, и жизнь животных не существовала бы, если бы вокруг не было растений. Изучение растений известно как ботаника, и в этом введении в растения мы рассматриваем ключевые темы, такие как процесс фотосинтеза, различные типы растений и различные части растения, такие как корни, стебли и листья.

Используя солнечную энергию для связывания углекислого газа, растения могут производить сахара в процессе, известном как фотосинтез. Сахара, образующиеся в результате фотосинтеза, обеспечивают растения энергией для выживания, роста и размножения. По мере роста растения становятся источником пищи для животных и других организмов.

В настоящее время на Земле насчитывается более 400 000 видов растений, и большинство из них производят цветы и плоды для размножения. Цветковые растения относятся к группе покрытосеменных.

Другие древесные растения включают группу, известную как голосеменные. В эту группу входят сосны и их родственники, а также другие нецветущие деревья. К менее продвинутым растениям относятся папоротники, ликофиты и мхи.

Растения переселились из воды на сушу около 500 миллионов лет назад. Жизнь на суше существенно отличается от жизни на воде, и растениям пришлось внести серьезные изменения в строение своего тела, чтобы выжить на суше.

Наземные растения разделили свое тело на корни, стебли и листья. Корни поглощают воду и питательные вещества из почвы, стебли переносят материалы между корнями и листьями, а листья производят сахара, которые обеспечивают растение энергией для выживания.

Фотосинтез

Фотосинтез — ключевая тема введения в биологию растений. Это процесс, происходящий в растительных клетках и использующий солнечную энергию для производства сахаров из углекислого газа и воды. Этот процесс представляет собой просто серию химических реакций, возможно, самых важных химических реакций на Земле.

Зеленый цвет растений обусловлен молекулой под названием хлорофилл a . Хлорофилл и обладает способностью поглощать световую энергию солнца. Поглощенная энергия используется для форсирования реакций с водой и углекислым газом. Результатом этих реакций является производство сахаров и газообразного кислорода.

Общая реакция выглядит следующим образом:
энергия + вода + углекислый газ → сахар + кислород

Фотосинтез забирает углекислый газ из атмосферы, превращает его в сахар и высвобождает кислород обратно в атмосферу. Со временем фотосинтез изменил атмосферу Земли, увеличив количество кислорода в воздухе.

Сосудистые и несосудистые

Важнейшим шагом в эволюции современных видов растений была эволюция сосудистой ткани. Подобно тому, как у людей есть сосудистая ткань, которая переносит кровь по нашему телу, у большинства видов растений есть сосудистая ткань, которая переносит воду и питательные вещества по телу.

До того, как растения развили сосудистую ткань, вода могла проникать в растение только путем диффузии через клетки растения. Это означало, что растения не могли вырасти очень большими, потому что диффузия недостаточно эффективна, чтобы поддерживать большие растения. После того, как у растений развилась сосудистая ткань, они смогли вырасти намного больше, что позволило эволюционировать гигантским деревьям , которые теперь украшают земли Земли.

На несосудистых растениях все еще существует много видов, но подавляющее большинство видов растений содержат сосудистую ткань. К несосудистым растениям относятся такие организмы, как мхи и печеночники. Некоторые биологи также считают зеленые водоросли несосудистыми растениями. Поскольку несосудистые растения полагаются на диффузию для поглощения воды, они обычно встречаются во влажной среде.

Сосудистые растения составляют более 90% всех видов растений, встречающихся в настоящее время на Земле. К более примитивным сосудистым растениям относятся ликофиты и папоротники. Эти две группы размножаются спорами, а не семенами, и не могут производить древесину.

Голосеменные и покрытосеменные – две группы сосудистых растений, возникшие в последнее время. Они могут как производить древесину, так и размножаться семенами, а не спорами.

План тела растения

Растения имеют относительно простой план тела. Растение можно разделить на две части: подземную систему, известную как корни, и надземную систему, известную как побеги. Побеги обычно включают стебли, ветви и листья.

Эволюция корней была ключом к успеху растений на суше. Корни растут под землей в поисках воды и питательных веществ в почве. Часто почти половина массы растения скрыта под землей в корневой системе.

Корни также помогают прикрепить растение к земле, чтобы его не унесло ветром или наводнением. Их также можно использовать для хранения излишков пищи, которые можно будет использовать позже.

Стебли и ветви соединяют листья и корни друг с другом. Это «магистрали», по которым вода, питательные вещества и сахара проходят, чтобы питать различные части растения.

Ветви и стебли влияют на высоту и размер растения, что, в свою очередь, влияет на то, сколько света оно будет получать от солнца. Стебель и ветвь могут быть зелеными и мясистыми, но у многих растений они коричневые, древесные и покрыты корой.

Листья являются основным местом, где происходит фотосинтез. Листья растения несут ответственность за производство достаточного количества энергии для питания всего растения. Листья оптимизированы для этой задачи.

Типичный лист полон зеленой молекулы, называемой хлорофиллом и , который является волшебным ингредиентом фотосинтеза. Хлорофилл и способен использовать энергию солнца для запуска процесса фотосинтеза. Листья также обычно плоские и имеют большую площадь поверхности, чтобы улавливать как можно больше солнечного света.

Покрытосеменные растения

Покрытосеменные – это любые растения, дающие цветы, плоды и семена. Это наиболее развитая, разнообразная и многочисленная группа растений. К покрытосеменным относится большинство растений, с которыми знакомо большинство людей, таких как травы, орхидеи, розы, лаванда, магнолии, а также растения, которые производят фрукты, овощи, злаки и орехи, которые мы регулярно едим.

Цветы и плоды возникли в результате размножения растений. Цветы производят пыльцу и завязь. Пыльца одного цветка попадает на завязь другого цветка — это называется опылением. Сперматозоид, находящийся в пыльцевом зерне, оплодотворяет яйцеклетку, находящуюся в яичнике. После оплодотворения яйцеклетка превращается в семя, а завязь превращается в плод.

Покрытосеменные растения тесно связаны с животными, в частности с насекомыми и птицами. В опылении цветов чаще всего участвуют животные. Цветы обеспечивают животных питательной пищей, такой как нектар и пыльца.

Когда животные перемещаются между цветами, питаясь нектаром и пыльцой, они переносят пыльцу между цветами. Только что доставленная пыльца имеет возможность оплодотворить яйцеклетку нового цветка.

Многие покрытосеменные растения и животные эволюционировали параллельно друг другу, и их выживание зависит друг от друга. Если покрытосеменные вымирают, животное теряет источник пищи. Если животное вымирает, растение теряет опылителя и не может воспроизводиться.

Голосеменные

Голосеменные являются ближайшими родственниками покрытосеменных. Это группа древесных растений, дающих семена, но не цветков и не плодов. Семена голосеменных обычно находятся в шишках, а не внутри плодов.

Самые большие, самые высокие, самые старые и самые широкие организмы в мире — все голосеменные. Это невероятные растения, и известно, что некоторые виды выживают более 2000 лет.

Существует четыре различных группы голосеменных растений. К ним относятся гингко, гнетофиты, саговники и хвойные деревья. Хвойные содержат большинство видов и включают хорошо известные сосны.

Папоротники и ликофиты

Папоротники и ликофиты являются недревесными растениями и также не дают семян, цветов или плодов. Вместо этого папоротники и ликофиты размножаются с помощью крошечных структур, называемых спорами.

Эти две группы когда-то были самыми распространенными растениями Земли, но с тех пор их вытеснили голосеменные и покрытосеменные растения. Тем не менее, на Земле осталось около 12 000 видов папоротников и 1 200 видов ликофитов.

Основное различие между папоротниками и ликофитами заключается в сосудистой ткани их листьев. У папоротников листья с несколькими жилками, тогда как листья ликофитов очень простые и имеют только одну жилку.

Несосудистые растения

Помимо отсутствия ткани, у несосудистых растений также отсутствуют древесина, корни и цветы. В эту группу часто игнорируемых растений входят мхи, роголистники, печеночники и (в зависимости от того, с кем вы разговариваете) некоторые водоросли. По сравнению с сосудистыми растениями несосудистые растения маленькие, и им трудно вырасти выше нескольких сантиметров.

Мхи являются наиболее распространенными и наиболее известными из несосудистых растений. Они включают более 14 000 видов, которые встречаются по всему миру.

Печеночники и роголистники — две группы недооцененных растений. Это приплюснутые растения, высота которых обычно составляет всего несколько миллиметров, но они расползаются по влажным поверхностям, и их часто принимают за мхи и водоросли.

Видео Фрэнка Грегорио. Чтобы увидеть больше отличных видео, подобных этому, посмотрите vimeo канал Грега 9.0003

Для более глубокого изучения биологии растений посетите раздел растений на нашем веб-сайте:
Растения – основы биологии

Последнее редактирование: 16 декабря 2016 г.

Царство растений · Концепции биологии

К концу этого раздела вы сможете:

Описывать основные характеристики царства растений
Обсудите проблемы растительной жизни на суше
Опишите приспособления, позволившие растениям заселить сушу

Растения представляют собой большую и разнообразную группу организмов. Существует около 300 000 видов каталогизированных растений. ^¹ Из них около 260 000 растений, дающих семена. Мхи, папоротники, хвойные и цветковые растения — все это представители царства растений. Царство растений состоит в основном из фотосинтезирующих организмов; некоторые паразитические формы утратили способность к фотосинтезу. В процессе фотосинтеза используется хлорофилл, который находится в органеллах, называемых хлоропластами. У растений есть клеточные стенки, содержащие целлюлозу. Большинство растений размножаются половым путем, но у них также есть различные способы бесполого размножения. Растения демонстрируют неопределенный рост, что означает, что они не имеют окончательной формы тела, но продолжают наращивать массу тела, пока не умрут.

Адаптация растений к жизни на суше

Поскольку организмы приспосабливаются к жизни на суше, им приходится сталкиваться с рядом проблем в земной среде. Вода была описана как «вещество жизни». Внутренняя часть клетки — среда, в которой растворяется и диффундирует большинство малых молекул и в которой протекает большинство химических реакций обмена веществ, — представляет собой водянистый суп. Иссушение, или высыхание, представляет постоянную опасность для организма, подвергающегося воздействию воздуха. Даже когда части растения находятся близко к источнику воды, их надземные части, скорее всего, высохнут. Вода обеспечивает плавучесть организмам, обитающим в водной среде. На суше растениям необходимо развивать структурную поддержку в воздухе — среде, которая не дает такой же подъемной силы. Кроме того, мужские гаметы должны достичь женских гамет, используя новые стратегии, потому что плавание больше невозможно. Наконец, и гаметы, и зиготы должны быть защищены от высыхания. Успешные наземные растения разработали стратегии для решения всех этих проблем, хотя не все приспособления появились сразу. Одни виды не ушли далеко от водной среды, тогда как другие покинули воду и продолжили завоевывать самые засушливые места на Земле.

Чтобы сбалансировать эти проблемы выживания, жизнь на суше предлагает несколько преимуществ. Во-первых, много солнечного света. На суше спектральное качество света, поглощаемого фотосинтетическим пигментом, хлорофиллом, не фильтруется водой или конкурирующими фотосинтезирующими видами в толще воды выше. Во-вторых, углекислый газ более доступен, поскольку его концентрация в воздухе выше, чем в воде. Кроме того, наземные растения эволюционировали раньше наземных животных; поэтому, пока суша не была заселена животными, никакие хищники не угрожали благополучию растений. Эта ситуация изменилась, когда животные вышли из воды и нашли обильные источники питательных веществ в установившейся флоре. В свою очередь, растения выработали стратегии отпугивания хищников: от шипов и шипов до ядовитых химикатов.

Ранние наземные растения, как и ранние наземные животные, не жили далеко от обильного источника воды и разработали стратегии выживания для борьбы с засухой. Одной из таких стратегий является засухоустойчивость. Мхи, например, могут высохнуть и превратиться в коричневый и ломкий коврик, но как только дождь сделает воду доступной, мхи впитают ее и восстановят свой здоровый зеленый вид. Другая стратегия заключается в колонизации среды с высокой влажностью, где засухи случаются редко. Папоротники, ранняя линия растений, процветают во влажных и прохладных местах, например, в подлеске умеренных лесов. Позже растения отошли от водной среды, используя устойчивость к высыханию, а не толерантность. Эти растения, как и кактус, сводят к минимуму потерю воды до такой степени, что могут выжить в самых сухих условиях на Земле.

В дополнение к приспособлениям, характерным для жизни на суше, наземные растения демонстрируют приспособления, ответственные за их разнообразие и преобладание в наземных экосистемах. У многих наземных растений обнаруживаются четыре основных приспособления: чередование поколений, спорангий, в котором образуются споры, гаметангий, образующий гаплоидные клетки, а у сосудистых растений — апикальная меристема в корнях и побегах.

Смена поколений

Чередование поколений описывает жизненный цикл, в котором организм имеет как гаплоидные, так и диплоидные многоклеточные стадии ([ссылка]).

Гаплонтический относится к жизненному циклу, в котором присутствует доминирующая гаплоидная стадия. Диплоидный относится к жизненному циклу, в котором диплоидная стадия является доминирующей стадией, а гаплоидное число хромосом наблюдается только в течение короткого времени в жизненном цикле во время полового размножения. Например, люди диплонтны. У большинства растений наблюдается чередование поколений, которое описывается как гаплодиплонтический : за гаплоидной многоклеточной формой, известной как гаметофит, следует в последовательности развития многоклеточный диплоидный организм, .0158 спорофит . Гаметофит дает начало гаметам или репродуктивным клеткам путем митоза. Это может быть наиболее очевидная фаза жизненного цикла растения, как у мхов, или она может проявляться в микроскопической структуре, такой как пыльцевое зерно у высших растений (собирательный термин для сосудистых растений). У низших растений стадия спорофита едва заметна (собирательный термин для растительных групп мхов, печеночников и роголистников). Высокие деревья представляют собой диплотическую фазу жизненного цикла таких растений, как секвойи и сосны.

Спорангии бессемянных растений

Спорофит бессемянных растений является диплоидным и возникает в результате сингамии или слияния двух гамет ([ссылка]). Спорофит несет спорангиев (единственное число, спорангий), органы, которые впервые появились у наземных растений. Термин «спорангий» буквально означает «спора в сосуде», поскольку это репродуктивный мешок, содержащий споры. Внутри многоклеточных спорангиев диплоидные спороциты, или материнские клетки, продуцируют гаплоидные споры путем мейоза, который уменьшает 2 n число хромосом до 1 n . Позже споры высвобождаются из спорангиев и рассеиваются в окружающей среде. У наземных растений образуются споры двух разных типов, что приводит к разделению полов на разных этапах жизненного цикла. Бессемянные несосудистые растения (более уместно именуемые «бессемянные несосудистые растения с доминирующей фазой гаметофита») производят только один вид спор и называются гомоспористыми . После прорастания споры гаметофит производит как мужские, так и женские гаметангии , как правило, у одной и той же особи. Напротив, гетероспоровых растений образуют два морфологически различных типа спор. Мужские споры называются микроспорами из-за их меньшего размера; сравнительно более крупные мегаспоры разовьются в женский гаметофит. Гетероспория наблюдается у некоторых бессемянных сосудистых растений и у всех семенных растений.

Когда гаплоидная спора прорастает, она образует многоклеточный гаметофит путем митоза. Гаметофит поддерживает зиготу, образовавшуюся в результате слияния гамет, и образовавшуюся молодую спорофитную или вегетативную форму, и цикл начинается заново ([ссылка] и [ссылка]).

Споры бессемянных растений и пыльца семенных растений окружены толстыми клеточными стенками, содержащими прочный полимер, известный как спорополленин. Это вещество характеризуется длинными цепочками органических молекул, связанных с жирными кислотами и каротиноидами, и придает большей части пыльцы желтый цвет. Спорополленин необычайно устойчив к химическому и биологическому разложению. Его прочность объясняет существование хорошо сохранившихся окаменелостей пыльцы. Спорополленин когда-то считался нововведением наземных растений; однако зеленые водоросли 9В настоящее время известно, что 0176 Coleochaetes образует споры, содержащие спорополленин.

Защита зародыша является основным требованием для наземных растений. Уязвимый эмбрион должен быть защищен от высыхания и других опасностей окружающей среды. Как у бессемянных, так и у семенных растений женский гаметофит обеспечивает питание, а у семенных растений зародыш также защищен, поскольку он развивается в новое поколение спорофита.

Гаметангии бессемянных растений

Гаметангии (единственное число, гаметангии) представляют собой структуры на гаметофитах бессемянных растений, в которых гаметы образуются путем митоза. Мужской гаметангий, антеридий, выделяет сперму. Многие бессемянные растения производят сперму, оснащенную жгутиками, которые позволяют им плавать во влажной среде к архегониям, женским гаметангиям. Зародыш развивается внутри архегония как спорофит.

Апикальные меристемы

Побеги и корни растений увеличиваются в длину за счет быстрого деления клеток в ткани, называемой апикальной меристемой ([ссылка]). Верхушечная меристема представляет собой клеточный колпачок на кончике побега или корня, состоящий из недифференцированных клеток, которые продолжают размножаться на протяжении всей жизни растения. Меристематические клетки дают начало всем специализированным тканям растения. Удлинение побегов и корней позволяет растению получить доступ к дополнительному пространству и ресурсам: свету в случае побега и воде и минеральным веществам в случае корней. Отдельная меристема, называемая латеральной меристемой, производит клетки, увеличивающие диаметр стеблей и стволов деревьев. Апикальные меристемы представляют собой адаптацию, позволяющую сосудистым растениям расти в направлениях, необходимых для их выживания: вверх, к большей доступности солнечного света, и вниз, в почву, для получения воды и необходимых минералов.

Дополнительные приспособления для наземных растений

По мере того, как растения приспосабливались к суше и становились независимыми от постоянного присутствия воды во влажных местообитаниях, у них появлялись новые органы и структуры. Ранние наземные растения не вырастали выше нескольких дюймов от земли, и на этих низких циновках они конкурировали за свет. Развивая побег и становясь выше, отдельные растения захватывают больше света. Поскольку воздух обеспечивает значительно меньшую поддержку, чем вода, наземные растения содержат более жесткие молекулы в своих стеблях (а позже и в стволах деревьев). Эволюция сосудистой ткани для распределения воды и растворенных веществ была необходимой предпосылкой для появления у растений более крупных тел. Сосудистая система состоит из тканей ксилемы и флоэмы. Ксилема проводит воду и минеральные вещества, взятые из почвы, к побегу; флоэма переносит пищу, полученную в результате фотосинтеза, по всему растению. Корневая система, которая эволюционировала, чтобы поглощать воду и минералы, также закрепляла все более высокие побеги в почве.

У наземных растений восковой водостойкий покров, называемый кутикулой, покрывает надземные части растения: листья и стебли. Кутикула также предотвращает поглощение углекислого газа, необходимого для синтеза углеводов посредством фотосинтеза. Поэтому устьица, или поры, которые открываются и закрываются, чтобы регулировать поток газов и водяного пара, появились у растений, когда они переместились в более сухие места обитания.

Растения не могут избежать нападения хищных животных. Вместо этого они синтезируют большое количество ядовитых вторичных метаболитов: сложные органические молекулы, такие как алкалоиды, чей ядовитый запах и неприятный вкус отпугивают животных. Эти токсичные соединения могут вызывать тяжелые заболевания и даже смерть.

Кроме того, поскольку растения эволюционировали вместе с животными, были разработаны сладкие и питательные метаболиты, чтобы заманить животных и оказать ценную помощь в распространении пыльцевых зерен, фруктов или семян. Растения эволюционировали вместе с животными на протяжении сотен миллионов лет ([ссылка]).

Эволюция в действии

Палеоботаника Каким образом организмы приобрели черты, позволяющие им колонизировать новые среды, и как формируется современная экосистема, являются фундаментальными вопросами эволюции. Палеоботаника решает эти вопросы, специализируясь на изучении вымерших растений. Палеоботаники анализируют образцы, извлеченные из полевых исследований, воссоздавая морфологию давно исчезнувших организмов. Они прослеживают эволюцию растений, следя за изменениями в морфологии растений, и проливают свет на связь между существующими растениями, идентифицируя общих предков, обладающих одинаковыми чертами. Эта область направлена на поиск переходных видов, которые преодолевают пробелы на пути к развитию современных организмов. Окаменелости образуются, когда организмы попадают в отложения или среду, где их форма сохраняется ([ссылка]). Палеоботаники определяют геологический возраст образцов и характер среды их обитания, используя геологические отложения и окружающие их ископаемые организмы. Работа требует большой осторожности, чтобы сохранить целостность хрупких окаменелостей и слоев, в которых они найдены.

Одним из самых захватывающих недавних достижений в палеоботанике является использование аналитической химии и молекулярной биологии для изучения окаменелостей. Для сохранения молекулярных структур требуется среда, свободная от кислорода, поскольку окисление и разложение материала в результате деятельности микроорганизмов зависят от присутствия кислорода. Одним из примеров использования аналитической химии и молекулярной биологии является идентификация олеанана, соединения, которое отпугивает вредителей и которое до сих пор казалось уникальным для цветковых растений. Олеанан был извлечен из отложений, датируемых пермским периодом, намного раньше современных дат появления первых цветковых растений. Ископаемые нуклеиновые кислоты — ДНК и РНК — содержат больше всего информации. Их последовательности анализируются и сравниваются с последовательностями живых и родственных организмов. Благодаря этому анализу можно построить эволюционные отношения для линий растений.

Некоторые палеоботаники скептически относятся к выводам, сделанным на основе анализа молекулярных окаменелостей. Во-первых, представляющие интерес химические материалы быстро разлагаются во время первоначальной изоляции при воздействии воздуха, а также при дальнейших манипуляциях. Всегда существует высокий риск загрязнения образцов посторонними материалами, в основном микроорганизмами. Тем не менее, по мере совершенствования технологий анализ ДНК окаменелых растений предоставит бесценную информацию об эволюции растений и их адаптации к постоянно меняющейся среде.

Основные отделы наземных растений

Наземные растения делятся на две основные группы в зависимости от наличия или отсутствия сосудистой ткани, как подробно описано в [ссылка]. Растения, у которых отсутствует сосудистая ткань, образованная специализированными клетками для транспорта воды и питательных веществ, называются несосудистыми растениями . Мохообразные, печеночники, мхи и роголистники бессемянные и несосудистые и, вероятно, появились на ранних этапах эволюции наземных растений. Сосудистые растения разработал сеть клеток, которые проводят воду и растворенные вещества через тело растения. Первые сосудистые растения появились в позднем ордовике (461–444 млн лет назад) и, вероятно, были сходны с ликофитами, к которым относятся плауны (не путать со мхами) и птерофиты (папоротники, хвощи, метелки). Ликофиты и птерофиты относятся к бессемянным сосудистым растениям. Они не производят семян, которые представляют собой зародыши с запасами пищи, защищенными твердой оболочкой. Семенные растения составляют самую большую группу всех существующих растений и, следовательно, доминируют в ландшафте. К семенным растениям относятся голосеменные, в первую очередь хвойные, дающие «голые семена», и самые успешные растения, цветковые или покрытосеменные, которые защищают свои семена внутри камер в центре цветка. Стенки этих камер позже развиваются в плоды.

Резюме раздела

Наземные растения развили черты, которые позволили колонизировать сушу и выживать вне воды. Адаптация к жизни на суше включает сосудистые ткани, корни, листья, восковые кутикулы и прочный внешний слой, защищающий споры. Наземные растения включают несосудистые растения и сосудистые растения. Сосудистые растения, к которым относятся бессемянные растения и растения с семенами, имеют апикальные меристемы и зародыши с запасами питательных веществ. Все наземные растения имеют следующие характеристики: чередование поколений, при этом гаплоидное растение называется гаметофитом, а диплоидное растение называется спорофитом; образование гаплоидных спор в спорангии; и образование гамет в гаметангии.

Множественный выбор

Потомками какой из этих групп, вероятно, являются наземные растения?

зеленые водоросли
красные водоросли
бурые водоросли
покрытосеменные

Событие, ведущее от гаплоидной стадии к диплоидной при чередовании поколений, называется ________.

мейоз
митоз
оплодотворение
прорастание

Примером какого растения является мох?

гаплонтная установка
сосудистое растение
дипломатическая установка
семенной завод

Свободный ответ

Какие приспособления есть у растений, которые позволяют им выживать на суше?

Спорангии растений защищают споры от высыхания. Верхушечные меристемы гарантируют, что растение может расти в двух направлениях, необходимых для получения воды и питательных веществ: вверх к солнечному свету и вниз в почву. Многоклеточный зародыш является важной адаптацией, улучшающей выживаемость развивающегося растения в засушливых условиях. Развитие молекул, придававших растениям структурную прочность, позволило им расти выше на суше и получать больше солнечного света. Восковидная кутикула предотвращает потерю воды с надземных поверхностей.

Сноски

1 А.Д. Чепмен (2009) Количество живых видов в Австралии и мире . 2-е издание. Отчет об исследовании биологических ресурсов Австралии. Австралийская информационная служба по биоразнообразию, Тувумба, Австралия. Доступно на сайте http://www.environment.gov.au/biodiversity/abrs/publications/other/species-numbers/2009/04-03-groups-plants.html.

Глоссарий

Апикальная меристема: точка роста сосудистого растения на кончике побега или корня, где происходит деление клеток

двухплоскостной: описывает жизненный цикл, в котором диплоидная стадия является доминирующей стадией

гаметангий: (множественное число: гаметангии) структура, в которой образуются гаметы

гаметофит: гаплоидное растение, производящее гаметы

гаплодиплонтик: описывает жизненный цикл, в котором гаплоидная и диплоидная стадии чередуются; также известный как чередование поколений жизненного цикла

гаплонтик: описывает жизненный цикл, в котором гаплоидная стадия является доминирующей стадией

разноспоровые: имеющие два вида спор, дающие начало мужским и женским гаметофитам

односпоровые: имеющие один вид спор, дающий начало гаметофитам, дающим начало как мужским, так и женским гаметам

несосудистое растение: растение, у которого отсутствует сосудистая ткань, образованная специализированными клетками для транспорта воды и питательных веществ

спорангий: (множественное число: спорангии) орган, в котором образуются споры

спорофит: диплоидное растение, производящее споры

сингамия: союз двух гамет при оплодотворении

сосудистое растение: растение, имеющее сеть клеток, проводящих воду и растворенные вещества по организму

Эта работа находится под лицензией Creative Commons Attribution 4. 0 International License.

Вы также можете бесплатно скачать на http://cnx.org/contents/[email protected]

Атрибуция:

По вопросам, касающимся этой лицензии, обращайтесь по адресу [email protected].
Если вы используете данный учебник в качестве библиографической ссылки, то цитировать его следует следующим образом:
Колледж OpenStax, концепции биологии. OpenStax CNX. http://cnx.org/contents/[email protected].
Если вы распространяете этот учебник в печатном формате, вы должны указать на каждой физической странице следующее указание авторства:
«Загрузите бесплатно по адресу http://cnx.org/contents/[email protected]».
Если вы распространяете часть этого учебника, вы должны сохранять при каждом просмотре страницы в цифровом формате (включая, помимо прочего, EPUB, PDF и HTML) и на каждой физической печатной странице следующее указание авторства:
«Скачать бесплатно на http://cnx.