Происхождение голосеменных. Первые голосеменные растения появились
Голосеменные. Строение и размножение голосеменных
Голосеменные - древняя группа высших растений. Первые голосеменные растения появились в конце девонского периода, около 350 млн лет назад, вероятно, они произошли от древних папоротниковидных, вымерших в начале каменноугольного периода. В мезозойскую эру - эпоху горообразования, поднятия материков и иссушения климата - голосеменные достигли своего расцвета, но уже с середины мелового периода уступили свое господствующее положение покрытосеменным.
Голосеменные делятся на шесть классов, два из которых (семенные папоротники и беннеттитовые) полностью вымерли, а остальные к настоящему времени значительно сократили свой видовой состав. Отдел современных голосеменных насчитывает более 700 видов. Несмотря на относительно малую численность видов, голосеменные широко распространены по всему земному шару. В умеренных широтах Северного полушария они образуют на огромных пространствах хвойные леса, называемые тайгой.
Современные голосеменные представлены преимущественно деревьями, значительно реже кустарниками и очень редко лианами, травянистых растений среди них нет. Листья голосеменных значительно отличаются от других групп растений не только по форме и размерам, но и по морфологии и анатомии. У большинства видов они игловидные, называемые хвоей, или чешуевидные; у отдельных представителей листья крупные (например, у вельвичии удивительной они достигают 2-3 м длины), перисторассеченные, двулопастные и др. Они располагаются поодиночке, по два или несколько в пучках.
Водопроводящая система (ксилема) голосеменных состоит преимущественно из трахеид, и лишь у некоторых групп имеются настоящие сосуды.
Подавляющее большинство голосеменных - вечнозеленые, одно- или двудомные растения с хорошо развитыми стеблем и корневой системой, образованной главным и боковыми корнями. Размножаются семенами, которые формируются из семязачатков. Семязачатки голые (отсюда название отдела), расположены на мегаспорофиллах или на семенных чешуях, собранных в мегастробилы. У разноспоровых голосеменных стробилы дифференцированы на микростробилы (мужские шишки), образованные только микроспорофиллами, и мегастробилы (женские шишки), состоящие из мегаспорофиллов. У хвойных мегаспорофиллы практически не различимы в общей слитной структуре семенной чешуи. Стробилы бывают одиночными, но чаще всего они соединяются в группы, аналогичные соцветиям покрытосеменных растений.
В цикле развития голосеменных наблюдается последовательная смена двух поколений - спорофита и гаметофита - с господством спорофита. Гаметофиты сильно редуцированы, причем мужские гаметофиты не имеют антеридиев.
Чередование поколений у голосеменных целесообразно рассмотреть у однодомного растения - сосны обыкновенной.
В мае у основания молодых побегов сосны образуются пучки зеленовато-желтых мужских шишек длиной 4-6 мм и диаметром 3-4 мм. На оси такой шишки расположены многослойные чешуйчатые листочки или микроспорофиллы. На нижней поверхности микроспорофиллов находятся два микроспорангия - пыльцевых мешка, в которых образуется пыльца. Каждое пыльцевое зерно снабжено двумя воздушными мешками, что облегчает перенос пыльцы ветром. В пыльцевом зерне имеются две клетки, одна из которых впоследствии при попадании на семязачаток формирует пыльцевую трубку, другая после деления образует два спермия.
На других побегах того же растения образуются женские шишки красноватого цвета. На их главной оси располагаются мелкие прозрачные кроющие чешуйки, в пазухах которых сидят крупные толстые, впоследствии одревесневавающие чешуи. На верхней стороне этих чешуй расположены по два семязачатка, в каждом из которых развивается эндосперм - женский гаметофит, а также два очень упрощенных архегония с крупной яйцеклеткой в каждом из них. На вертушке семязачатка, имеется отверстие - пыльцевход.
Поздней весной или в начале лета созревшая пыльца разносится ветром и попадает на семязачаток (опыление). Через пыльцевход пыльца втягивается внутрь семязачатка, где и прорастает в пыльцевую трубку, которая проникает к архегониям. Образовавшиеся к тому времени два спермия по пыльцевой трубке попадают внутрь семязачатков. Затем один из спермиев сливается с яйцеклеткой, другой отмирает. Из оплодотворенной яйцеклетки (зиготы) формируется зародыш семени, а семязачаток превращается в семя. Семена у сосны созревают на второй год, высыпаются из шишек и, подхваченные животными или ветром, переносятся на значительные расстояния.
По своему значению в биосфере и в хозяйственной деятельности человека хвойные занимают второе место после покрытосеменных, далеко превосходя все остальные группы высших растений. Это самая многочисленная группа голосеменных, которая насчитывает в настоящее время не менее 560 видов, образующих леса на обширных пространствах Северной Евразии и Северной Америки. Наибольшее число видов сосны, ели, лиственницы встречается у побережий Тихого океана.
Хвойные имеют огромное водоохранное и ландшафтное значение, служат важнейшим источником древесины, сырья для получения канифоли, скипидара, спирта, бальзамов, эфирных масел для парфюмерной промышленности, лекарственных и других ценных веществ. Некоторые хвойные культивируются как декоративные (пихты, туи, кипарисы, кедры и др.). Семена некоторых сосен (сибирской, корейской, итальянской) употребляются в пищу; из них также получают масло.
Представители других классов голосеменных (саговниковые, гнетовые, гинкговые) встречаются значительно реже и менее известны, чем хвойные. Однако, почти все виды саговниковых декоративны и пользуются широкой популярностью у садовников. Вечнозеленые безлистные невысокие кустарники эфедры (класс гнетовых) служат источником сырья для получения алкалоида эфедрина, который применяется как средство, возбуждающее центральную нервную систему, а также при лечении заболеваний аллергического характера.
Читать далее
ed-lib.ru
Происхождение голосеменных
В конце палеозоя в ходе массового вымирания биосферы с лица Земли исчезли каменноугольные леса, образованные гигантскими плауновидными и хвощевидными. Крупные изменения в растительном мире планеты, произошедшие на рубеже палеозоя и мезозоя, привели к тому, что леса споровых растений, достигавших иногда больших размеров, отошли на второй план. Их место заняли голосеменные представители флоры, быстро распространившиеся по всей планете. Более ранние палеозойские виды растений нуждались для своего размножения в воде или хотя бы влажной среде, что серьезно затрудняло их обширное произрастание на Земле. Возникновение же семени и пыльцы позволило растениям утратить столь тесную зависимость от воды.
Бурный расцвет голосеменных растений начался в раннем триасе и продолжался до конца раннемелового периода. Среди голосеменных представителей мезозойской флоры были широко представлены саговниковые, как низкие, с короткими шарообразными или бочковидными стволами, так и высокие древовидные со стройными стволами.
ОСНОВНЫЕ АДАПТАЦИИ СЕМЕННЫХ РАСТЕНИЙ
· Гаметофит редуцирован и расположен внутри спорофита (у споровых растений гаметофит не защищен и очень легко высыхает).
· Мужские гаметы семенных растений обычно неподвижны (искл. Гинкговые и Цикадовые) и переносятся ветром или насекомыми вместе с пыльцевыми зёрнами. В отличие от споровых растений, семенным для оплодотворения не нужна вода.
· Развиваясь внутри семени, зародыш защищён и обеспечен питательными веществами.
· Эпидермис наземных органов, и в особенности эпидермис листьев, пронизан устьицами, что способствует лучшему газообмену между растением и атмосферой.
Важнейшим ароморфозом в эволюции растений стало появление семенного размножения. Это произошло путём дальнейшего уменьшения доли гаплоидной стадии (гаметофита) в жизненном цикле. При этом гаметофит не существует у семенных растений как самостоятельный организм, а развивается внутри специализированных органов диплоидного спорофита. Происходящее в этих органах оплодотворение яйцеклетки даёт зиготу, развивающуюся на материнском растении в новый организм, снабжённый запасом питательных веществ и окружённый защитной оболочкой. Такая структура называется семя. В настоящее время семенные растения представлены двумя отделами: голосеменные и покрытосеменные
Жизненный цикл
Для семенных характерно чередование поколений — бесполого (спорофита) и полового (гаметофита). Спорофит— взрослое многолетнее древесное или кустарниковое растение. Гаметофиты формируются в шишках.
Оплодотворение у голосеменных, в отличие от папоротников, происходит без наличия воды.
У голосеменных развивается главный корень, который способен сохраняться в течение всей жизни. От него отходят боковые корни. У многих голосеменных листья игольчатые. Только некоторые хвойные являются листопадными (лиственница), у остальных хвоя живет на стебле от 3 до 7 лет.
На ветке сосны обыкновенной из верхушечной почки развиваются побеги текущего года и на их вершине расположены маленькие (не более 5 мм длиной) красноватые шишечки. Каждая шишечка состоит из оси, к которой прикреплены чешуи. В основании каждой чешуи лежат два семязачатка — семяпочки. Семязачатки — особые образования, из которых развиваются семена. Семязачаток представляет собой спорангий, окруженный покровами. Покровы на вершине семязачатка не смыкаются и образуют пыльцевход. В спорангии формируется одна мегаспора, которая увеличивается в размерах и прорастает в женский гаметофит. На нем формируются два архегония с яйцеклетками — женскими гаметами. Женский гаметофит никогда не покидает пределов спорангия. Шишки, в которых формируются семязачатки, называются женскими.
Мужские шишки зеленовато-желтого цвета. На нижней стороне их чешуек располагаются по два пыльцевых мешка, в которых созревает гаплоидная пыльца. Пыльцевое зерно имеет овальную форму. Его оболочка образует два воздушных пузырька, что облегчает перенос пыльцы ветром.
Пыльца — микроспора — прорастает и дает начало мужскому гаметофиту. Его вегетативная клетка образует пыльцевую трубку, а генеративная — два спермия.
Образовавшаяся после слияния половых клеток зигота дает начало зародышу, а семязачаток — семени.
Происхождение покрытосемянных. Жизненный цикл покрытосемянных.
Жизненный цикл покрытосеменных растений
В жизненном цикле цветковых растений наблюдается смена поколений. Гаметы образуются в результате митоза, а споры — в результате мейоза. И гаметы и споры образуются в цветке, поэтому цветок является органом и бесполого, и полового размножения.
Пыльцевое зерно является спорой (микроспорой), а не мужской гаметой, так как в нем самом развиваются мужские гаметы. В пыльцевых зернах мужские гаметы переносятся на рыльце пестика ветром или насекомыми, что позволяет цветковым обойтись без плавающих сперматозоидов.
Происхождение:
Покрытосеменные растения произошли от голосеменных растений. Предки покрытосеменных и гнетовых растений дивергировали в триасе примерно 210 млн. лет назад. Остатки примитивных цветковых растениях найдены в юрских и раннемеловых отложениях (140 — 120 млн. лет назад).
Возможно, первые покрытосеменные были представлены древесными растениями с вечнозелеными листьями и обоеполыми соцветиями.
Расцвет группы приходится на период среднего мела (примерно 100 млн. лет назад). Цветковые растения за короткий период — в течение 40 млн. лет — стали доминирующей группой практически во всех экосистемах Земли, благодаря своим адаптивным способностям и разнообразию жизненных форм.
Из ныне живущих растений в качестве наиболее древней группой цветковых рассматривают семейство Магнолиевые. Магнолиевые обладают многими примитивными признаками, такими как удлиненная ось цветка и спиральное расположение многочисленных тычинок и пестиков. Цветки крупные, обоеполые, часто с неопределенным числом чашелистиков и лепестков. Тычинки лентовидные, не расчлененные. Плод — спиральная многолистовка.
Сфагновые мхи. Характеристика, виды, значение.
Мох Сфагнум
Важной группой мхов являются сфагновые мхи. Они широко распространены и образуют так называемые сфагновые, или верховые, болота. Верхушки сфагнума имеют светло-зеленые листочки. По мере роста мха нижняя его часть оказывается под толщей более молодых листочков, отмирает и начинает разлагаться. Ткани мха содержат карболовую кислоту, которая имеет мощное бактерицидное действие. Разложение мха происходит без доступа воздуха и в условиях почти полного отсутствия микроорганизмов. Мох практически не гниет и превращается в торф. Торф, как губка, удерживает влагу, происходит заболачивание лесов.
Сфагнум не имеет ризоидов. Он впитывает воду всей своей поверхностью. Мелкие светло-зеленые листья, покрывающие стебель и ветви, состоят из клеток двух хорошо различимых под микроскопом типов. Узкие зеленые фотосинтезирующие клетки образуют сетчатую структуру, в которой происходит движение органических веществ. Между ними находятся крупные прозрачные мертвые клетки, от которых остались только оболочки (рис. 4). Эти клетки служат резервуаром для воды. Через поры в их клеточных стенках происходит пополнение запасов воды из окружающего воздуха.
Значение сфагновых мхов. Отмирающие нижние части побегов сфагнума вместе с другими отмирающими травами в условиях недостаточного доступа кислорода разлагаются неполностью и превращаются в торф. Процесс медленного и неполного разложения связан и с тем, что сфагнум содержит вещества, препятствующие гниению. На торфяных болотах, возраст которых нередко достигает десятков тысяч лет, образовались огромные залежи торфа.
Наша страна по запасам торфа занимает первое место в мире. Торф используют как топливо на многих электростанциях, на подстилку для скота, как удобрение почвы. Применяют его в изготовлении торфоперегнойных горшочков для выращивания рассады, изоляционного материала для строительства. При сухой перегонке торфа получают воск, сахарин, спирт и другие полезные вещества. В медицине торф используют при грязелечении
Добыча торфа обычно связана с осушением болот. А это нередко приводит к нежелательным изменениям климата и природных ландшафтов. В связи с этим необходимо очень осмотрительно подходить к выбору мест добычи торфа.
Нередко в природе мхи играют и отрицательную роль. Поселяясь в лесах и на лугах, они образуют сплошной моховой ковер и затрудняют поступление воздуха в почву. В таких условиях происходит вытеснение ценных кормовых трав и заболачивание почвы.
?Виды?
Род Сфагнум включает 120 видов
Сфагнум бурый
Сфагнум Гиргензона
Сфагнум Магелланский
Сфагнум папиллозный
Сфагнум болотный
Сфагнум оттопыренный
stydopedia.ru
Голосеменные растения
Все растения, которые сегодня мы относим к голосеменным, появились на нашей планете в одно время с хвощами и плаунами, но, в отличие от них, уже тогда, почти 300 миллионов лет назад, научились производить семена.
По сравнению со спорой семя, несомненно, более совершенное приспособление для размножения. Его кожура или скорлупка надежно защищает под своей прочной оболочкой зародыш с корешком, почечкой и зародышевыми листочками. Необходимый для роста запас питательных веществ — тоже здесь. Чуть окрепнув, будущий росток освобождается от сковывающей его семенной оболочки, укореняется, и молодое растение начинает самостоятельную жизнь.
Растения, размножающиеся спорами, очень зависят от наличия влаги. Нужна хотя бы капелька, чтобы сперматозоид достиг яйцеклетку и произошло оплодотворение. А семенным для этого вода не нужна — мужские половые клетки переносятся к женским по воздуху. Размножаться таким образом эти растения могут в любых условиях, даже в пустыне.
Шишки — это органы размножения большинства голосеменных растений. Они могут быть женскими и мужскими. Под чешуйками последних образуется желтоватая пыльца, которую разносит ветром по всей округе. После опыления под чешуйками более крупных женских шишек начинают зреть семена.
Так или почти так размножаются все хвойные деревья. Ель, сосна, лиственница и другие — сегодня это самые распространенные представители голосеменных. Среди них нет и никогда не было трав. Большинство из них — довольно крупные деревья с ценной древесиной. К тому же, это самые широко распространенные обитатели лесов на нашей планете.
Первые хвойные леса появились еще во времена динозавров. Пережив большинство своих современников, эти растения процветают и сегодня. Однако и в наши дни они не являются единственными представителями отдела голосеменных. Есть и другие: гинкго, вельвичия, саговник и прочие. Они не так многочисленны и гораздо менее известны, но весьма разнообразны и интересны.
Поделиться ссылкой
sitekid.ru
