Признаки покрытосеменных растений. Признаки покрытосеменных растений
Признаки покрытосеменных растений
Признаки покрытосеменных растений
Покрытосеменные или цветковые растения являются одной из основных групп из ныне живущих семенных растений и возможно они самые разнообразные из основных существующих групп растений на планете. Они занимают каждую среду обитания на Земле, за исключением сред с экстремальными условиями, такие как высокие горные вершины, регионы непосредственно прилегающие к полюсам и глубины океана. Они могут быть маленькими травами, растениями-паразитами, кустарниками, лианами или гигантскими деревьями. У них также огромные различия в химии (например, в качестве защиты от травоядных животных), репродуктивной морфологии и геноме, в организации жизнедеятельности. Кроме того, покрытосеменные растения очень важны для человеческого существования, подавляющее большинство сельскохозяйственных культур в мире являются покрытосеменными, как и большинство натуральных волокон для одежды. Покрытосеменные являются также источниками для других важных сфер деятельности человека таких как медицина и деревообработка.
У них есть две вещи, которые сделали их такими «популярными» и разнообразными, это:
Признаки
Несмотря на разнообразие покрытосеменных, их четко объединяет несколько признаков:
- 1) семяпочки — они заключены внутри пестика, это структура, которая состоит из завязи, которая окружает семяпочки и стигмы – это то место где происходит прорастание пыльцы
- 2) двойное оплодотворение — приводит к образованию эндосперма (питательной ткани в семени, которая питает развивающийся эмбрион растения)
- 3) тычинки с двумя парами мешочков с пыльцой
- 4) особенности структуры гаметофита и развития
- 5) ткань флоэмы состоит из ситовидных трубок и клеток спутников
Все эти признаки отвергают гипотезы более чем одного эволюционного происхождения покрытосеменных.
Другие сравнения по теме:
raznic.ru
Признаки покрытосеменных Растений. Отличия и Сравнения
Признаки покрытосеменных растений. Отличия и Сравнения.
Покрытосеменные или цветковые растения являются одной из основных групп из ныне живущих семенных растений и возможно они самые разнообразные из основных существующих групп растений на планете.
Они занимают каждую среду обитания на Земле, за исключением сред с экстремальными условиями, такие как высокие горные вершины, регионы непосредственно прилегающие к полюсам и глубины океана.
Они могут быть маленькими травами, растениями-паразитами, кустарниками, лианами или гигантскими деревьями. У них также огромные различия в химии (например, в качестве защиты от травоядных животных), репродуктивной морфологии и геноме, в организации жизнедеятельности.
Кроме того, покрытосеменные растения очень важны для человеческого существования, подавляющее большинство сельскохозяйственных культур в мире являются покрытосеменными, как и большинство натуральных волокон для одежды.
Покрытосеменные являются также источниками для других важных сфер деятельности человека таких как медицина и деревообработка.
У них есть две вещи, которые сделали их такими «популярными» и разнообразными, это:
Признаки
Несмотря на разнообразие покрытосеменных, их четко объединяет несколько признаков:
- 1) семяпочки – они заключены внутри пестика, это структура, которая состоит из завязи, которая окружает семяпочки и стигмы – это то место где происходит прорастание пыльцы
- 2) двойное оплодотворение – приводит к образованию эндосперма (питательной ткани в семени, которая питает развивающийся эмбрион растения)
- 3) тычинки с двумя парами мешочков с пыльцой
- 4) особенности структуры гаметофита и развития
- 5) ткань флоэмы состоит из ситовидных трубок и клеток спутников
Все эти признаки отвергают гипотезы более чем одного эволюционного происхождения покрытосеменных.
mirkomp.ru
Покрытосеменные - СПАДИЛО.РУ
Теория для подготовки к блоку №3 ОГЭ по биологии: система, многообразие и эволюция живой природы.
Теория для подготовки к блоку №4 ЕГЭ по биологии: система и многообразие органического мира.
Общая информация
Цветковые растения или Покрытосеменные — отдел высших растений, отличительной особенностью которых является наличие цветка в качестве органа полового размножения и замкнутого вместилища у семяпочки.
Цветковые растения произошли от труппы вымерших водорослей, которая дала качало и семенным папоротникам. Таким образом, голосеменные и покрытосеменные растения — параллельные ветви эволюции, имеющие общего предка, но затем эволюционировавшие независимо друг от друга. Остатки первых цветковых растений обнаруживаются в раннемеловых отложениях.
Начиная с конца мелового периода мезозойской эры, на Земле начинают господствовать покрытосеменные растения, которые приобрели целый ряд преимуществ по сравнению с другими высшими растениями, в том числе голосеменными. На этот же период приходится наибольшее распространение насекомых, птиц и млекопитающих, которые связаны между собой цепями питания, приспособлениями к размножению и обитанием в одинаковых условиях среды. Жизненные формы покрытосеменных представлены деревьями, кустарниками или травами, что обусловливает их наибольшую экологическую пластичность и распространение на суше во всех природных зонах и в водных бассейнах. Их основные вегетативные органы — корень, стебель и лист, имеющие многочисленные видоизменения, самые специализированные по строению и функциям.
Покрытосеменные растения, как и голосеменные, размножаются с помощью семян, но семена их защищены околоплодником, что способствует их лучшему сохранению и распространению. А появление цветка — органа семенного размножения, который (в целом) дает новое поколение (репродукцию), ставит этот отдел растений в положение самых высокоорганизованных представителей растительного царства.
Отличительные признаки покрытосеменных
- Наличие цветка.
- Наличие завязи и плода, сохраняющих семязачатки и семена.
- Опыление ветром, насекомыми, водой, птицами.
- Женский заросток — восьмиядерный зародышевый мешок без архегониев.
- Мужской заросток—пыльцевое зерно (пыльца), состоящее из двух клеток — вегетативной и генеративной.
- Двойное оплодотворение: один спермий оплодотворяет яйцеклетку, другой — вторичное (центральное) ядро зародышевого мешка.
- Двойное оплодотворение завершается следующими преобразованиями: из завязи образуется плод, из семязачатка (семяпочки) — семя, из зиготы — зародыш семени (диплоидный), из оплодотворенного вторичного ядра — вторичный эндосперм.
- Эндосперм представлен тканью с триплоидным набором хромосом. Формируется одновременно с зародышем семени, в нем откладываются запасные питательные вещества (белки, углеводы, жиры).
- При прорастании как только внутрь семени поступает вода, начинается его набухание, запасные вещества переходят в растворимые формы, доступные для всасывания зародышем. Часть запасных веществ эндосперма расщепляется дыхательными ферментами. что освобождает энергию (в виде АТФ), необходимую для роста зародыша.
- Триплоидность ядер клеток эндосперма, несущих наследственную информацию материнского и отцовского организмов, повышает приспособленность молодого растения к различным условиям среды.
Из зародыша семени вырастает спорофит (бесполое диплоидное поколение), который может быть представлен различной жизненной формой — травой (однолетней или многолетней), кустарником, деревом, лианой. Любая жизненная форма растения имеет основные органы — корень, стебель, листья и их видоизменения, а также цветки, семена, плоды.
Покрытосеменные представлены двумя классами - однодольные и двудольные.
Сравнение классов однодольные и двудольные
Теперь рассмотрим каждый класс отдетьно.
Класс однодольные
Название класса обусловлено тем, что в зародыше семени находится одна семядоля. Однодольные существенно отличаются от двудольных по следующим признакам:
- мочковатая корневая система, корень имеет первичное строение (в нем отсутствует камбий)
- листья в большинстве простые, цельнокрайние с дуговым или параллельным жилкованием
- проводящие пучки в стебле замкнутые, разбросаны но всей толще стебля
Семейство злаки
Травянистые растения (исключение — бамбук). Стебли простые, иногда ветвистые, цилиндрические или сплюснутые, разделенные узлами. У большинства растений полые в междоузлиях, заполнены тканью только в узлах. Такой стебель называют соломиной. Листья линейные или ланцетные, с влагалищем в основании. В месте перехода влагалища в пластинку находится вырост—язычок, форма которого является признаком при определении злаков. Цветки желтовато-зеленые, мелкие, собраны в соцветия колоски, которые образуют колос, кисть, метелку. У основания каждого колоска прикреплены две колосковые чешуи, прикрывающие колосок. В колоске 2—5 цветков. Околоцветник состоит из двух цветочных чешуи, двух пленок, В двуполом цветке содержатся три тычинки и пестик с двумя перистыми рыльцами. В отдельных случаях встречается 1—-6 колосковых и цветочных чешуи, 2—6, редко 40 тычинок. Плод — зерновка (орешек или ягода).
Хозяйственное значение
- Пшеница, рожь, ячмень, овес, кукуруза, рис, сорго, могар, сахарный тростник — хлебные, технические культуры (получают сахар, спирт, пиво).
- Овсяница, мятлик, тимофеевка — кормовые травы.
- Тростник, бамбук. Стебли используют в строительстве, для получения бумаги, как топливо. Злаки широко используют для закрепления песков, склонов, в декоративном цветоводстве.
- Пырей ползучий, овсюг, щетинник, ежовник — сорняки.
Семейство лилейные
Одно-, двух- и многолетние травы, полукустарники, кустарники в деревья. Для многолетних трав характерно наличие луковиц или корневищ. Цветки двуполые, реже однополые. Околоцветник в основном венчиковидный, иногда чашечковидный, из свободных иди неполностью сросшихся листиков. Количество тычинок соответствует количеству листиков околоцветника. Пестик один. Плод — трехгнездная коробочка или ягода.
Хозяйственное значение
- Лук, чеснок, спаржа — овощные культуры.
- Ландыш, алоэ, чемерица — сырье для лекарств.
- Лилия, ландыш, тюльпан, гиацинт — декоративные культуры.
Класс двудольные
Систематический признак двудольных — наличие двух семядолей в зародыше. Отличительные особенности двудольных следующие:
- корневая система стержневая, с развитыми боковыми корнями;
- корень и стебель имеют вторичное строение, есть камбий;
- сосудисто-волокнистые пучки стебля открытого типа, расположены концентрически;
- листья как простые, так и сложные;
- цветки пяти- и четырехчленного типа;
- эндосперм в созревших семенах хорошо выражен у ряда видов: пасленовых, зонтичных и др. Но у бобовых, сложноцветных и. других (например, горох, фасоль, подсолнечник, развит слабо или совсем отсутствует и запасные питательные вещества находятся непосредственно в семядолях зародыша.
Семейство розоцветные
Распространены в странах с субтропическим и умеренным климатом. Очень разнообразны по строению цветка, соцветий, плодов и листьев. Характерная особенность —своеобразное строение гинецея и цветоложа. Последнее имеет тенденцию к разрастанию. У некоторых видов растений части цветка, которые окружают пестик, срастаются основаниями и образуют со сросшимся, цветоложем мясистую чашу— гипантий. Цветки с двойным пятичленным околоцветником, тычинок много, расположены они по кругу (их количество кратно 5), пестик один или несколько. Завязь верхняя, нижняя или средняя. Плоды — костянки, орешки, часто ложные или сборные. Насекомоопыляемые растения.
Хозяйственное значение
- Шиповник. Плоды содержат много витамина С, 1-—8% сахара, до 2% крахмала, 1—5% азотиетых веществ. Корни богаты дубильными веществами. Используются в пищевой (лекарственные препараты) и парфюмерной промышленности.
- Розы (пояиантовые, чайные), малина, земляника, яблоня, груша, рябина, слива, вишня, абрикос, персик, миндаль — декоративные культуры, используются в пищевой, парфюмерной, фармакологической промышленности.
Семейство бобовые
Стебли прямостоячие, вьющиеся, стелющиеся. Листья сложные с прилистниками. Строение цветка типичное: чашечка из 5 чашелистиков (3+2), венчик из 5 лепестков (задний — парус, два боковых — ввела, два нижних, срастающихся в верхней части - лодочка). Тычинок 10 (из них 9 срастаются и образуют несомкнутую трубочку). Пестик один. Завязь верхняя, одногнездная. Плод — боб. Опыляются насекомыми.
Хозяйственное значение представителей семейства (астрагал, верблюжья колючка — полукустарник, вика, горох, клевер, люцерна, фасоль, соя, люпин): пищевые, кормовые, медоносные, декоративныё растения. Благодаря клубеньковым бактериям сидераты. Пищевые и кормовые качества снижаются из-за концентрации гликозидов (глициризин, кумарин) и алкалоидов (цитизин, спартеин). Играют заметную роль в формировании растительного покрова.
Семейство пасленовые
Травы, реже полукустарники, кустарники. Листья очередные, без прилистников. Простые, с цельной или рассеченной пластинкой. Цветки правильные или неправильные. Венчик сростнолепестный, трубчатый. К трубочке венчика прикреплено 5 тычинок. Пестик один с верхней двухгнездной завязью, которая содержит многочисленные семенные зачатки. Цветки двуполые. Насекомоопыляемые растения. Плод — ягода или коробочка (редко костянкрвидный). Большинство пасленовых содержит ядовитые алкалоиды, которые в малых дозах используются для получения лекарств.
Хозяйственное значение
- Паслен (паслен черный). Из листьев получают лимонную кислоту, наркотики, из семян табака — табачное масло.
- Картофель, баклажаны, томаты, перец. Используются в пищевой промышленности.
- Белладонна (красавка), скополия, дурман, белена черная - лекарственные растения.
Семейство крестоцветные
Одно- двух-, многолетние травы, полукустарники с очередными листьями, иногда собранными в прикорневую розетку. Цветки двуполые, собраны в кистевидные соцветия. Околоцветник двойной, четырехчленный. Чашелистики и лепестки расположены накрест. Тычинок 6, из них 4 длиннее, 2 короче. Пестик один. Плод — стручок или стручочек, В семенах содержится 15—49,5% масла.
Хозяйственное значение
- Дикая редька, сурепица пастушья сумка, горчица полевая, желтушник — сорняки.
- Капуста, редька, репа, брюква —огородные культуры.
- Горчица, pane— масличные культуры.
- Левкой, ночная красавица, маттиола—декоративные растения.
Семейство сложноцветные
Однолетние и многолетние травянистые растения, полукустарники, кустарники, небольшие деревья. Листья очередные или супротивные, без прилистников. Типичный признак - соцветие корзинка. На плоском или выпуклом дне корзинки расположены отдельные цветки. Корзинка имеет общую обертку, состоящую из видоизмененных верхушечных листьев. Типичные цветки двуполые, с нижней завязью, к которой прикреплена видоизмененная чашечка, венчик язычковый, трубчатый, воронковидный; окраска белая, синяя, желтая, голубая и др. Встречаются цветки однополые (мужские или женские), крайние цветки часто бесплодные. Тычинок 5, они срастаются пылинками в трубочку, через которую проходит столбик, несущий рыльце. Плод - обычная семянка с волосистым хохолком, или пленчатой коронкой.
Хозяйственное значение
- Салат, цикорий, артишок — пищевые культуры.
- Подсолнечник -— масличная культура.
- Топинамбур -кормовая культура.
- Одуванчик, полынь, череда, тысячелистник, poмашка - лекарственные растения.
- Георгины, бархатцы, хризантемы — декоративные растения, 6. Осот молочай, василек, синий, горчак ползучий – сорняки.
Сравнительная характеристика семейств
spadilo.ru
Покрытосеменные, или Цветковые растения: признаки
Покрытосеменные, или Цветковые растения: признаки
По давней традиции характернейшим признаком покрытосеменных (греч. antos - цветок, phyton - растение) считают цветок - отсюда и название Anthophyta. Иногда утверждают даже, что понять и объяснить возникновение цветка - значит решить проблему происхождения покрытосеменных. Действительно, природа цветка - это одна из ключевых проблем морфологии и филогении, и споры по этому поводу, начавшиеся еще в XVIII в., продолжаются до сих пор. Однако даже общепринятого определения понятия "цветок" нет, и остаются неясными некоторые ключевые вопросы, касающиеся его природы.
Во-первых, цветки покрытосеменных необычайно разнообразны, и многие считают, что этот полиморфизм нельзя свести к какому-то единственному исходному прототипу. Во-вторых, хотя чаще всего типичный цветок определяют как так или иначе видоизмененный побег , строго говоря, не доказано, следует ли гомологизировать его с простым одноосным побегом или же с целой системой побегов. В-третьих, исторически сложилось так, что в поисках некоего архетипа за первичный примитивный цветок принимали совершенно разные образования. Так, сторонники эвантовой теории считают первичным крупный обоеполый цветок , опыляемый насекомыми, с большим и часто неопределенным числом свободных частей, и тогда все цветки однополые , олигомерные, голые во всех случаях рассматриваются как результат редукционной эволюции. Сторонники псевдантовой теории полагают, что эволюционные трансформации выражались в постепенном усложнении структуры цветка от однополых анемофильных с небольшим числом частей к обоеполым, полимерным, энтомофильным с хорошо развитым околоцветником . Есть и другие, нетрадиционные взгляды на происхождение цветка и его частей.
Истина, возможно, заключается в том, что нужно отказаться от поисков некоторого общего для всех покрытосеменных архетипа цветка и признать, что все современное разнообразие цветков сформировалось уже в пределах этой группы в ходе ее эволюции. Покрытосеменные сначала приобрели совокупность действительно важнейших для них общих признаков - в первую очередь уникальные особенности жизненного цикла, а уже потом выработали разные цветки. При этом какого-то одного генерального направления эволюции не существовало, и в каждой эволюционной ветви покрытосеменных были осуществлены различные морфогенетические решения.
Но при любых взглядах на цветок существенные его части - это андроцей , состоящий из одной, нескольких или многих тычинок ( микроспорофиллов ), и гинецей - из одного, нескольких или многих плодолистиков ( мегаспорофиллов ). Плодолистики могут быть свободными, и тогда каждый их них, срастаясь краями, образует пестик (один или несколько пестиков в цветке - по числу плодолистиков). При срастании нескольких плодолистиков формируется ценокарпный гинецей , пестик в нем всегда один.
Важнейшая часть пестика - завязь . Именно наличие завязи как замкнутой полости, в которой развиваются семязачатки (в отличие от голосеменных , у которых семязачатки расположены на поверхности открытых мегаспорофиллов ), обычно считают важнейшим признаком покрытосеменных, откуда и название - Angiospermae (греч. aggeion - сосуд, вместилище, sperma - семя). Близко по смыслу и название, предложенное в свое время И.Н.Горожанкиным, - Gynoeciatae (пестичные). Полагают, что завязь обеспечивает лучшую защиту семяпочек . Но это, конечно, не защита от животных-пожирателей: стенка завязи большей частью слишком тонка и нежна, чтобы устоять перед мощными жвалами жуков или грызущим аппаратом гусениц бабочек. Вряд ли завязь способна надежно предохранить семязачатки и от неблагоприятных внешних воздействий, в том числе от колебаний температуры, хотя в некоторых случаях эта цель, по-видимому, достигается. Вероятно, смысл прежде всего в том, что в полости завязи семязачатки оказываются в условиях влажной камеры, оптимальных для их развития на определенном этапе. Кроме того, благодаря образованию завязи расширяются и обогащаются возможности распространения зачатков: из цветка формируется плод , и теперь при диссеминации разлетаться и расселяться могут уже не только отдельные семена , но и целые плоды, у которых возникают разнообразные приспособления к распространению семян самым широким кругом агентов.
Как и у некоторых голосеменных, у цветковых растений спермии доставляются к яйцеклетке с помощью пыльцевой трубки - они " сифоногамны ". Пыльцевая трубка обеспечивает высокую точность попадания спермиев в зародышевый мешок . Однако, коль скоро семязачатки скрыты в завязи и пыльца попасть непосредственно на микропиле не может, необходим какой-то специальный механизм, обеспечивающий улавливание пыльцы. Таким улавливающим аппаратом у покрытосеменных служит рыльце на верхушке столбика или стилодия . Наличие рыльца - очень важная особенность. В свое время ван-Тигем даже предлагал называть покрытосеменные Stigmatae (рыльцевые, т.е. обладающие рыльцем).
У всех архегониальных растений четко прослеживается эволюционная тенденция к разноспоровости, сопровождающаяся редукцией полового поколения в жизненном цикле. Покрытосеменные представляют собой как бы завершающий этап на этом пути. Предельное сокращение процессов микроспорогенеза и мегаспорогенеза и ускорение развития гаметофитов , связанное с их крайней редукцией, были, вероятно, важными эволюционными факторами. В результате женский гаметофит цветковых растений представлен зародышевым мешком , состоящим в типе всего из 7 клеток, а мужской гаметофит - пылинкой , в которой всего 2 клетки - сифоногенная клетка и спермагенная клетка , дающая 2 спермия; при развитии мужского гаметофита нет даже следов проталлиальных клеток .
Одна из наиболее характерных особенностей покрытосеменных - двойное оплодотворение , при котором один из спермиев сливается с яйцеклеткой, образуя зиготу, а второй - с ядром центральной клетки зародышевого мешка, давая тем самым начало триплоидному эндоспему. Это, по мнению ряда авторов, уникальный признак Angiospermae, аргумент в пользу их эволюционного единства и монофилетического происхождения. Часто высказываются соображения о возможности независимого и неоднократного возникновения процесса двойного оплодотворения в разных группах растений. Конечно, геометрически это можно себе представить, но с биологической и эволюционной точек зрения объяснение независимого в разных филах возникновения всей совокупности сложных механизмов, из которых складывается этот процесс, является дискуссионным.
Одно из следствий двойного оплодотворения - формирование своеобразной питательной ткани, полиплоидного эндосперма (в отличие от гаплоидного эндосперма голосеменных , представляющего собой женский гаметофит). В деталях биологическое значение полиплоидного эндосперма не объяснено, но, по-видимому, он обеспечивает более благоприятные условия для развития зародыша и поэтому мог сыграть важную эволюционную роль.
В вегетативной сфере подавляющее большинство покрытосеменных характеризуется наличием в ксилеме сосудов , тогда как почти у всех голосеменных древесина состоит только из трахеид . Лишь у немногих цветковых древесина гомоксильная, бессосудистая. Одни из них, как считают, сохранили этот анцестральный признак, унаследовав его от предковых форм, а другие утратили сосуды в связи с существованием в особых экологических условиях, вроде водоемов, где подача воды по ксилеме большого значения не имеет.
Вообще специализация тканей сыграла важную эволюционную роль. Паренхиматизация позволила покрытосеменным выработать специальные запасающие ткани и разнообразные травянистые жизненные формы. В отличие от деревянистых растений у трав возможно сокращение онтогенеза и ускорение темпов эволюции; травянистые растения способны существовать в таких крайних условиях, в которых деревья и кустарники жить не могут.
Ссылки:
medbiol.ru
Шпаргалка - Покрытосеменные - Биология
– самый крупный тип растений, к которому относится более половины всех известных видов, – характеризуются рядом четких, резко отграничивающих их признаков. Наиболее характерно для них наличие пестика, образованного одним или несколькими плодолистиками (макро- и мегаспорофиллами), сросшимися своими краями, так что в нижней части пестика образуется замкнутое полое вместилище – завязь, в которой развиваются семяпочки (макро- и мегаспорангии). После оплодотворения завязь разрастается в плод, внутри которого находятся развившиеся из семяпочек семена (или одно семя). Кроме того для покрытосеменных характерны: восьмиядерный, или производный из него, зародышевый мешок, двойное оплодотворение, триплойдный эндосперм, образующийся только после оплодотворения, рыльце у пестика, улавливающее пыльцу, и для подавляющего большинства – более или менее типичный цветок с околоцветником. Из анатомических признаков для покрытосеменных характерно наличие настоящих сосудов (трахей), тогда как у голосеменных развиты только трахеиты, а сосуды встречаются крайне редко.
Ввиду большого количества общих признаков нужно предположить монофилетическое происхождение покрытосеменных от какой-то более примитивной группы голосеменных. Наиболее ранние и очень отрывочные ископаемые остатки покрытосеменных (пыльца, древесина) известны из юрского геологического периода. Из нижнемеловых отложений известны тоже немногочисленные достоверные остатки покрытосеменных, а в отложениях середины мелового периода они встречаются сразу в больших количествах и в значительном разнообразии форм, которые все принадлежат ко многим различным ныне живущим семействам и даже родам.
В качестве предполагаемых предков покрытосеменных указывали различные группы нижестоящих в системе растений – кейтониевые, семенные папоротники, беннеттиты, гнетовые. У кейтониевых были завязь, рыльце, но у них завязь формировалась иначе, чем у покрытосеменных; у них не было даже подобия цветков, спорофиллы их простые и, вероятно, они представляют слепую ветвь эволюции. У беннеттитов были обоеполые своеобразные «цветки», но не было пестиков, и семена их были лишь скрыты между бесплодными чешуями, а не находились внутри плодов, образованных мегаспорофиллами. У семенных папоротников не было цветков, не было покрытосемянности.
Теория происхождения покрытосеменных из гнетовых предполагает, что наиболее примитивные покрытосеменные имели мелкие однополые цветки без околоцветника или с невзрачным околоцветником. Но по ряду соображений в настоящее время более примитивными цветками считают крупные, обоеполые цветки. Поэтому можно предположить, что предками современных покрытосеменных были какие-то вымершие, очень примитивные голосеменные с обоеполыми цветками типа шишки (стробилами), в которых на длинном цветоложе (оси) были спирально расположены свободные (несросшиеся друг с другом) листочки однородного околоцветника, микроспорофиллы (тычинки) и мегоспорофиллы (плодолистики). В системе голосеменных эта группа должна была стоять где-то между семенными папоротниками и уже более специализированными беннеттитами и саговниками.
Покрытосемянность несомненно представляла большое преимущество в смысле защиты семяпочек и развивающихся семян от всяких неблагоприятных внешних воздействий и в первую очередь от сухости воздуха. Но одной покрытосемянностью все же трудно объяснить быстрое мощное развитие покрытосеменных и вытеснение ими господствовавших ранее на земле архегониальных растений. Русский ботаник М.И. Голенкин высказал (в 1927 г.) интересную гипотезу о причинах победы покрытосеменных в борьбе за существование. Он предполагает, что в середине мелового периода по каким-то общим космогоническим причинам по всей Земле произошло резкое изменение освещения и влажности воздуха. Густые облака, окутывавшие ранее постоянно Землю, рассеялись и дали доступ ярким солнечным лучам, в связи с чем резко увеличилась сухость воздуха. Громадное большинство высших архегониальных растений того времени, не приспособленных и не сумевших приспособиться к яркому освещению и сухости воздуха, начало вымирать или резко сократило области своего распространения (кроме хвойных, наиболее ксерофитных).
Наоборот, покрытосеменные, имевшие до того очень ограниченное распространение и представление небольшим числом форм, выработали способность хорошо переносить яркий солнечный свет и сухость воздуха. Это обстоятельство, а также чрезвычайная эволюционная пластичность их, способность к возникновению разнообразнейших приспособлений к различным внешним условиям и обусловили быстрое победное распространение покрытосеменных по всей Земле и вытеснение ранее господствовавших групп высших архегониальных растений.
Победа покрытосеменных повлекла за собой изменения и в животном населении Земли; особенно она должна была сказаться в быстрой эволюции насекомых, млекопитающих и птиц, питающихся насекомыми, затем хищных и плодоядных. В свою очередь и у покрытосеменных постепенно возникали в процессе эволюции бесчисленные приспособительные изменения формы, химизма и функций в связи со сложными и разнообразными взаимоотношениями их с животным миром. Победа покрытосеменных была переломным этапом, глубокой революцией в судьбах всего животного населения Земли.
По вопросу о месте первоначального возникновения покрытосеменных высказывались разные предположения. Одни считают, что они впервые появились на гипотетическом тропическом материке, расположенном между Америкой, Азией и Австралией и впоследствии погрузившемся в воды Тихого океана. Другие считают колыбелью их области современной арктической суши, третьи – горы субтропической и умеренно теплой зоны северного полушария. Большинство ботаников в настоящее время считают, что первичные покрытосеменные были древесными растениями, имевшими невысокие стволы, моноподиально разветвлявшиеся на немногочисленные толстые ветви. Из них уже развились более крупные симподиально ветвящиеся деревья с многочисленными толстыми и тонкими ветвями. Из древесных же форм в разное время и разных филогенетических линиях развивались кустарники, полукустарники и травянистые формы, вначале многолетние, затем в различных родах в связи с специфическими условиями климата и местообитаний – двухлетники и однолетники.
Благодаря большой пластичности покрытосеменных, у них в процессе эволюции выработалось огромное разнообразие вегетативных органов, особенно в листьях, многочисленные метаморфозы, а также бесконечное разнообразие в цветках и плодах. Сложность и разнообразие химического состава и физиологических реакций также очень характерно для них.
Эволюция цветка, на строении которого главным образом базируется систематика покрытосеменных, говоря в общем и схематическом виде шла у них от цветков с длинным цветоложем (типа шишки) от обоеполых, актиноморфных со спиральным расположением свободных (несросшихся) и не фиксированных в числе членов, с верхней завязью и многочисленными семяпочками – к цветкам циклическим, зигоморфным, раздельнополым, со строго фиксированным числом более или менее сросшихся членов на плоском цветоложе, с нижней одногнездною завязью и немногими или одной семяпочкой. Эта эволюция цветка покрытосеменных происходила в разных эволюционных рядах их независимо друг от друга.
Распространены покрытосеменные повсюду почти до крайних пределов растительности и определяют характер ландшафтов везде, кроме хвойных лесов, торфяных болот и некоторых типов тундр.
В жизни и хозяйственной деятельности человека роль покрытосеменных неизмеримо больше, чем остальных групп растений. Пища, одежда, фураж для скота, ароматические, наркотические, лекарственные, дубильные вещества, каучук и гуттаперча, пробка и многое другое получается из покрытосеменных; материал для жилищ, топливо поделочные материалы, бумага тоже в значительной степени поставляются покрытосеменными.
Покрытосеменные разделяют на два класса – двудольные и однодольные. Для двудольных характерны: две семядоли в семени, открытые проводящие пучки (с камбием), сохранение в течение всей жизни главного корня (у особей, родившихся из семян), перистое и сетчатое жилкование листьев, 5–4–2-членный тип цветков. Однодольные характеризуются противоположными признаками: одна семядоля в семени, закрытые проводящие пучки (без камбия), раннее отмирание главного корня и развитие придаточной корневой системы, параллельное или дуговое жилкование, трехчленный тип цветков. Отдельные признаки одной группы могут встречаться и у представителей другой группы, поэтому важна вся совокупность признаков.
Цветковые (покрытосеменные) растения – самый обширный отдел растительного мира, к которому относится больше половины всех видов растений на Земле. Покрытосеменные характеризуются рядом четких признаков, отличающих только эту группу растений. Важнейшей отличительной особенностью является наличие у них пестика и развивающегося из него плода. Пестик образуется в результате смыкания краев одного плодолистика или в результате срастания нескольких плодолистиков. Расширенная нижняя часть пестика – завязь – представляет собой замкнутое полое вместилище, в котором находятся семязачатки. Характерной особенностью является также наличие рыльца – органа, улавливающего пыльцу и обеспечивающего прорастание пыльцевых зерен. После оплодотворения завязь разрастается и постепенно превращается в плод, а семяпочки развиваются в семена, скрытые внутри плода, почему растения и получили название – покрытосеменные. Отличительным признаком покрытосеменных является также наличие у них цветка, снабженного околоцветником, в связи с чем их называют цветковыми. Цветок представляет собой своеобразный видоизмененный спороносный побег. Для покрытосеменных характерно огромное разнообразие в строении цветков. У цветковых растений произошли изменения и в цикле развития. Во-первых, это уменьшение доли в жизненном цикле полового поколения – гаметофита. Мужской гаметофит представлен у них двухклеточным пыльцевым зерном; одна из этих клеток образует впоследствии два спермия. Женский гаметофит представлен восьмиядерным зародышевым мешком. Для покрытосеменных характерен и особый половой процесс, получивший название двойного оплодотворения, в ходе которого используются оба спермия пыльцевой трубки. Во-вторых, споровое поколение – спорофит – покрытосеменных устроено чрезвычайно разнообразно и представлено всеми жизненными формами растений – деревьями, кустарниками, древесными лианами и травами.
Первые покрытосеменные растения появились на Земле 125 – 150 миллионов лет назад, что соответствует юрскому и меловому периодам мезозойской эры. Очевидно, предками первых покрытосеменных были какие-то вымершие голосеменные растения. Быстрое распространение покрытосеменных растений повлияло на животный мир Земли, обеспечив эволюцию насекомых, птиц и млекопитающих. Покрытосеменным принадлежит ведущая роль в развитии всего живого населения на нашей планете. Отдел покрытосеменные насчитывает в настоящее время около 235000 видов растений. Они преобладают в составе растительного покрова Земли – лесов, лугов, болот – только в тундре и на верховых болотах уступают место мхам и лишайникам. Исключительно важное значение имеют покрытосеменные для человека. Общепринятой системы классификации покрытосеменных нет. Однако их принято делить на 2 класса: двудольные и однодольные. Из общего числа видов цветковых растений двудольные составляют около 80%. Они насчитывают 292 семейства. Класс однодольных объединяет около 20% цветковых растений и насчитывает около 80 семейств
Классификация покрытосеменных
Отдел Покрытосеменные делят на два класса: Двудольные и Однодольные. Представители этих классов различаются прежде всего строением семени: зародыш семени двудольных имеет две семядоли, однодольных – одну (отсюда и название классов). Другие различия между ними представлены в табл. 9.1.
Однако среди одно- и двудольных встречаются растения, у которых отдельные признаки не совпадают с перечисленными в табл. 9.1. Так, у вороньего глаза (класс Однодольные) жилкование листа перистое, а у подорожника (класс Двудольные) – дуговидное и имеется мочковатая корневая система. В этой связи судить о принадлежности растения к тому или иному классу можно только по совокупности признаков.
Отличительные признаки одно- и двудольных растений
| Признак | Однодольные | Двудольные |
| Корневая система | Мочковатая, главный корень рано отмирает | Стержневая, хорошо развит главный корень |
| Стебель | Травянистый, не способен к вторичному утолщению, ветвится редко. Проводящие пучки без камбия, разбросаны по всему стеблю | Травянистый или одревесневший, способен к вторичному утолщению, ветвится. Проводящие пучки, имеющие камбий, расположены одним большим массивом в центре стебля или имеют вид кольца |
| Листья | Простые, цельнокрайние, обычно без черешка и прилистников, часто с влагалищем, параллельным или дуговидным жилкованием. Расположение листьев двурядное | Простые или сложные, края цельные, рассеченные или зубчатые, часто с черешком, прилистниками, сетчатым или пальчатым жилкованием. Расположение листьев очередное, супротивное |
| Цветок | Трехчленный, реже двух или четырехчленный | Пяти-, реже четырехчленный |
| Опыление | Большинство растений ветроопыляемые | Большинство растений опыляется насекомыми |
Основные признаки некоторых семейств одно- и двудольных растений
| Семейство | Формула цветка | Плод | Соцветие | Примеры |
| Крестоцветные, или Капустные (более 3,2 тыс. видов) | *Ч 4 Л4 Т2+4 П1 | Стручок или стручочек | Кисть, реже щиток или метелка | Капуста, брюква, редька, редис, репа, хрен, турнепс, пастушья сумка, редька дикая, ярутка полевая |
| Розоцветные (около 3 тыс. видов) | *Ч 5 Л5 Т* П* *Ч 5 Л5 Т* П1 | Сборный орешек
Сборная костянка
Костянка Яблоко | Одиночные цветки Кисть Зонтик Кисть Одиночные цветки Зонтик или щиток | Шиповник, земляника Малина, ежевика Вишня Черемуха Слива, персик, абрикос Яблоня, груша, айва, рябина |
| Бобовые, или Мотыльковые (около 12 тыс. видов) | |Ч (5) Л(5) Т(9)+1 П 1 | Боб | Головка Кисть | Клевер Люпин, люцерна, горох, фасоль, соя. арахис, донник |
| Пасленовые (около 2,9 тыс. видов) | *Ч (5) Л(5) Т5 П1 | Ягода Коробочка | Кисть или завиток Кисть Одиночные цветки | Паслен, томат, картофель Табак, белена Дурман |
| Сложноцветные, или Астровые (более 20 тыс. видов) | *Ч 0Л5 Т(5) П1 Чашечка превратилась в волоски или отсутствует. | Семянка | Корзинка: все цветки трубчатые все цветки язычковые цветки в центре трубчатые, по краям воронковидные цветки в центре трубчатые, по краям ложноязычковые | Бодяк Одуванчик, цикорий Василек Подсолнечник |
| Злаки, или Мятликовые (более 10 тыс. видов) | |О (2)+2 Т3 П1 | Зерновка | Сложный колос Метелка Початок | Пшеница, рожь, ячмень Мятлик, полевица, овес, мужское соцветие кукурузы Кукуруза |
Условные обозначения (для составления формулы цветка): * – цветок правильный; | – цветок неправильный; О – околоцветник простой, состоящий из одних чашелистиков или из одних лепестков; () – срастание частей цветка;* – неопределенно большое число частей цветка; Ч – чашелистики; Л – лепестки; Т – тычинки; П – пестики.
Такой принцип используется при объединении в роды, семейства, порядки и другие таксономические категории всех живых организмов.
Классы Двудольные и Однодольные делятся на семейства. Растения каждого из семейств имеют общие признаки. У цветковых растений основными признаками являются строение цветка и плода, тип соцветия, а также особенности внешнего и внутреннего строения вегетативных органов.
Класс Двудольные включает 418 семейств, около 10 тыс. родов и свыше 190 тыс. видов, что составляет примерно 3/4 видов цветковых растений. К этому классу принадлежат важнейшие плодово-ягодные (яблоня, груша, вишня, виноград, цитрусовые), кормовые (турнепс, брюква, клевер, люцерна), прядильные (лен, хлоп-чатник, конопля), масличные (подсолнечник, клещевина), декоративные (розы, хризантемы, астры, георгины) и др. Все они принадлежат к одному или к разным семействам и отличаются комплексом признаков (табл. 9.2).
Класс Однодольные образует около 122 семейств, свыше 3 тыс. родов и около 63 тыс. видов. Однодольные обеспечивают человека хлебом. К ним относятся хлебные злаки (пшеница, рис, рожь, ячмень, кукуруза, просо и др.), некоторые овоидные (лук, чеснок, спаржа), декоративные (лилии, тюльпаны, гиацинты, аспарагус, орхидеи) растения.
Основную массу многих сенокосов и пастбищ в условиях Беларуси и России составляют дикорастущие злаки – тимофеевка, лисохвост, полевица, мятлик и др.
В Красную книгу Республики Беларусь занесено 180 видов вьющих растений, в том числе 84 вида двудольных и 60-однодольных.
www.ronl.ru
| Однодольные | Двудольные | |||
| Корневая система | Мочковатая, главный корень рано отмирает | Стержневая, хорошо развит главный корень | ||
| Стебель | Травянистый, не способен к вторичному утолщению, ветвится редко. Проводящие пучки без камбия, разбросаны по всему стеблю | Травянистый или одревесневший, способен к вторичному утолщению, ветвится. Проводящие пучки, имеющие камбий, расположены одним большим массивом в центре стебля или имеют вид кольца | ||
| Листья | Простые, цельнокрайние, обычно без черешка и прилистников, часто с влагалищем, параллельным или дуговидным жилкованием. Расположение листьев двурядное | Простые или сложные, края цельные, рассеченные или зубчатые, часто с черешком, прилистниками, сетчатым или пальчатым жилкованием. Расположение листьев очередное, супротивное | ||
| Цветок | Трехчленный, реже двух или четырехчленный | Пяти-, реже четырехчленный | ||
| Опыление | Большинство растений ветроопыляемые | Большинство растений опыляется насекомыми | Формула цветка | Плод | Соцветие | Примеры |
| Крестоцветные, или Капустные (более 3,2 тыс. видов) | *Ч 4Л4Т2+4П1 | Стручок или стручочек | Кисть, реже щиток или метелка | Капуста, брюква, редька, редис, репа, хрен, турнепс, пастушья сумка, редька дикая, ярутка полевая |
| Розоцветные (около 3 тыс. видов) | *Ч 5Л5Т*П* *Ч 5Л5Т*П1 | Сборный орешекСборная костянкаКостянка Яблоко | Одиночные цветкиКистьЗонтикКистьОдиночные цветкиЗонтик или щиток | Шиповник, земляникаМалина, ежевикаВишняЧеремухаСлива, персик, абрикосЯблоня, груша, айва, рябина |
| Бобовые, или Мотыльковые (около 12 тыс. видов) | |Ч (5)Л(5)Т(9)+1П 1 | Боб | ГоловкаКисть | КлеверЛюпин, люцерна, горох, фасоль, соя.арахис, донник |
| Пасленовые(около 2,9 тыс. видов) | *Ч (5)Л(5)Т5П 1 | ЯгодаКоробочка | Кисть или завитокКистьОдиночные цветки | Паслен, томат, картофельТабак, беленаДурман |
| Сложноцветные, или Астровые (более 20 тыс. видов) | *Ч 0Л5Т(5)П1 Чашечка превратилась в волоски или отсутствует. | Семянка | Корзинка:все цветки трубчатыевсе цветки язычковые цветки в центре трубчатые,по краям воронковидные цветки в центре трубчатые,по краям ложноязычковые | БодякОдуванчик, цикорийВасилек Подсолнечник |
| Злаки, или Мятликовые (более 10 тыс. видов) | |О (2)+2Т3П1 | Зерновка | Сложный колосМетелкаПочаток | Пшеница, рожь, ячменьМятлик, полевица, овес, мужскоесоцветие кукурузы Кукуруза |
globuss24.ru
Отдел Покрытосеменные, или Цветковые растения
Общая характеристика. Покрытосеменные, или Цветковые растения, – это крупнейший отдел современных высших растений, насчитывающий около 250 тыс. видов. Однако все разнообразие этого отдела человечеству еще не известно: каждый месяц в мире описывают более 100 новых видов покрытосеменных растений. В настоящее время покрытосеменные играют решающую роль в формировании растительного покрова Земли. Они растут во всех климатических зонах и входят в состав практически всех биогеоценозов земного шара. Это свидетельствует об их высокой приспособленности к современным условиям существования на Земле.
Появившись в меловом периоде (в конце мезозойской эры), в начале кайнозоя покрытосеменные растения уже господствовали на всем земном шаре, резко потеснив папоротники и голосеменные растения. Рассмотрим, какие же особенности строения и развития позволили покрытосеменным занять господствующее положение на Земле.
Прогрессивные черты организации покрытосеменных растений.
Появление цветка. Главной и уникальной особенностью покрытосеменных является наличие цветка. Огромное разнообразие цветков не дает возможности свести все существующие сейчас типы цветков к единой исходной предковой модели. Возможно, в процессе эволюции формирование цветков разных видов происходило параллельно различными путями. Существует несколько гипотез происхождения цветка, одна из которых в настоящее время является ведущей. Согласно этой гипотезе, цветки, как и стробилы (шишки) голосеменных растений, возникли из спороносных побегов древних семенных папоротников. В дальнейшем эволюция шишек голосеменных и цветков покрытосеменных растений происходила параллельно независимо друг от друга. Итак, цветок – это видоизмененный укороченный спороносный побег, все части которого, кроме цветоложа, имеют листовую природу. Мегаспорофиллы превратились в плодолистики, которые, срастаясь между собой, сформировали пестик (пестики), микроспорофиллы преобразовались в тычинки, а окружающие их стерильные листья образовали околоцветник. Цветок – это орган размножения (бесполого и полового), в котором возникают микро- и мегаспоры, формируются заростки, происходит опыление и оплодотворение, развивается зародыш спорофита и запасающая ткань, и в итоге образуются семя и плод.
Наличие завязи. Семязачатки покрытосеменных развиваются во влажной камере – завязи. Это предохраняет их от неблагоприятных воздействий среды, в первую очередь от высыхания, что очень важно в условиях жизни на суше. Из завязи образуется плод, внутри которого заключены семена. Расположение семян внутри плода определило название отдела – Покрытосеменные. Плоды обеспечивают защиту семян и способствуют их распространению.
Редукция гаметофитов. Покрытосеменным свойственна дальнейшая редукция мужского и женского гаметофитов. Заростки не имеют не только вегетативных частей, но и половых органов – гаметангиев. Мужской гаметофит цветковых растений – это пыльцевое зерно, а женский гаметофит представлен зародышевым мешком.
Двойное оплодотворение. У покрытосеменных растений в оплодотворении участвуют два спермия, т. е. осуществляется двойное оплодотворение. В результате образуются диплоидный зародыш и триплоидный эндосперм – питательная ткань для зародыша.
Развитие проводящих тканей. У цветковых растений прекрасно развита проводящая система. В древесине (ксилеме) транспорт воды и растворенных в ней минеральных веществ осуществляется преимущественно по сосудам, а не по трахеидам, как у голосеменных растений. Проводящие элементы флоэмы представлены уже не ситовидными клетками, а ситовидными трубками, рядом с которыми располагаются клетки-спутницы (сопровождающие клетки).
Разнообразие жизненных форм. В отличие от голосеменных, которые представлены только древесными растениями, жизненные формы покрытосеменных растений значительно разнообразнее. Современные ученые считают, что первые цветковые были древесными растениями. Из них возникли кустарники и кустарнички. В дальнейшем, обладая наиболее совершенной системой размножения, покрытосеменные растения расселились по всей планете. Попадая в различные условия, они были вынуждены приспосабливаться, чтобы выжить. В засушливых условиях, за полярными широтами и на высокогорье преимущество получали растения, успевавшие сформировать вегетативные органы, отцвести и образовать семена за один вегетационный период. Поэтому одной из наиболее важных форм адаптации стало появление травянистых растений. В зависимости от продолжительности жизни травянистые растения подразделяют на однолетние, двулетние и многолетние. Однолетние отмирают после образования плодов. Двулетние в первый год жизни формируют вегетативные органы, запасают питательные вещества (как правило, в подземных видоизмененных побегах или корнях), а на второй год цветут и плодоносят. Многолетние травы живут и плодоносят в течение нескольких лет, но каждый год по окончании вегетационного периода их надземные побеги отмирают, а подземные переживают неблагоприятные условия, чтобы на следующий год дать начало новым надземным побегам. Считают, что травы возникли в результате значительного ослабления деятельности камбия, что привело к постепенному сокращению численности древесных растений.
Огромное морфологическое разнообразие листьев, корней, побегов покрытосеменных растений было рассмотрено нами ранее при изучении строения их вегетативных органов. Многообразие цветков мы подробно рассмотрим позже.
Прогрессивные изменения структуры тканей, вегетативных и генеративных органов обеспечили возникновение огромного видового разнообразия. Высокая эволюционная пластичность позволила цветковым растениям распространиться по всему земному шару и приспособиться к самым разным экологическим условиям.
Покрытосеменные – это единственная группа растений, образующая сложные многоярусные сообщества, что способствует более интенсивному использованию всех условий среды и более успешному освоению новых территорий.
Значение покрытосеменных растений. Значение покрытосеменных растений в природе и жизни человека столь велико, что почти невозможно перечислить все те отрасли народного хозяйства, где они используются в том или ином виде. Пищевые и декоративные, лекарственные и кормовые, дающие строительный материал и сырье для химической промышленности – цветковые растения обеспечили развитие и существование современных цивилизаций. Мы рассмотрим более подробно практическое значение покрытосеменных, изучая отдельные семейства.
Однако роль растений в жизни человека гораздо шире, нежели только практическое использование. Покрытосеменные растения определяют состояние современной биосферы. Они образуют основную биомассу земного шара, насыщают атмосферу кислородом, формируют почву. Поглощая и испаряя в атмосферу огромное количество воды, участвуют в формировании климата. Служат основой большинства биогеоценозов.
Вопросы для повторения и задания
- Каковы характерные признаки покрытосеменных растений?
- Какое поколение доминирует у покрытосеменных растений?
- Почему покрытосеменные являются наиболее процветающей группой современных растений?
- Что вам известно о происхождении цветка?
- Каковы особенности строения проводящей системы покрытосеменных растений?
- Почему травы являются более прогрессивной жизненной формой растений?
blgy.ru
