Кто такие псилофиты

Пояснение.

Воспользуемся таблицей, в третьей колонке найдем псилофиты; определяем по второй и первой колонкам эру и период, когда обитали псилофиты

Ответ:

1) Эра: па­лео­зой­ская

Период: Силур

2) Предками псилофитов являются многоклеточные зеленые водоросли.

3) Признакам высших споровых растений являются:

— разделение тела на две части — надземную и подземную

— наличие многоклеточных органов размножения — полового (гаметангий) и бесполого (спорангий)

— примитивная проводящая система, покровная ткань

Примечание.

Псилофиты имели древовидную форму, отдельные нитевидные отростки служили им для прикрепления к почве и поглощения из нее воды и минеральных веществ. Наряду с образованием подобия корней, стебля и примитивной проводящей системы у псилофитов развилась покровная ткань, предохраняющая их от высыхания.

Высшие растения — это многоклеточные фототрофные организмы, приспособленные к жизни в наземной среде и характеризующиеся правильным чередованием полового и бесполого поколений и наличием дифференцированных тканей и органов.

Основные признаки, отличающие высшие растения от низших:

— приспособленность к обитанию в наземной среде;

— наличие четко дифференцированных тканей, выполняющих конкретные специализированные функции;

— наличие многоклеточных органов размножения — полового (гаметангий) и бесполого (спорангий). Мужские гаметангии высших растений называются антеридиями, женские — архегониями. Гаметангии высших растений (в отличие от низших) защищены оболочками из стерильных (бесплодных) клеток и (у отдельных групп растений) могут быть редуцированы, т.е. уменьшены и упрощены;

— превращение зиготы в типичный многоклеточный зародыш, клетки которого первоначально не дифференцированы, но генетически детерминированы на специализацию в определенном направлении;

— правильное чередование двух поколений — гаплоидного полового (гаметофит), развивающегося из споры, и диплоидного бесполого (спорофит), развивающегося из зиготы;

— доминирование в жизненном цикле спорофита (у всех отделов кроме Моховидных);

— разделение тела спорофита (у большинства отделов высших растений) на специализированные вегетативные органы — корень, стебель и листья.

ОТДЕЛ  РИНИОФИТЫ (ПСИЛОФИТЫ)

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 4

Предполагается, что первые растения, вышедшие на сушу, имели небольшие размеры, простое строение и произрастали в прибрежной полосе. Самыми примитивными и древними из известных науке высших растений является вымерший отдел риниофиты.

Риниофиты появились в позднем силуре (420 млн лет назад) и вымерли в

среднем девоне (около 380 млн лет назад).

группа, от которой произошли моховидные, плауновидные, хвощевидные и папоротниковидные растения.

ОТДЕЛ МОХОВИДНЫЕ

Моховидные, или мхи, — наиболее примитивные из высших растений, известны с карбона. Всего насчитывается около 25000 видов. Поселяются повсюду, кроме морей, засоленных почв и местообитаний, подверженных сильной эрозии. На моховых болотах образуют основную массу торфяных залежей.

Мхи — обычно многолетние, небольшие (от нескольких мм до нескольких см), реже крупные (до 60 см и более) растения. Тело представляет собой слоевище (антоцеротовые, некоторые печеночники) или расчленено на “стебель” и “листья” (“листостебельные”). Корней у мохообразных нет, всасывание воды и прикрепление к субстрату осуществляется выростами клеток — ризоидами, проводящая система, как правило, отсутствует. Наиболее характерным признаком мохообразных, отличающим их от остальных высших растений, является жизненный цикл, в котором преобладает гаметофит (половое поколение). У мхов сильно развита способность к вегетативному размножению, что является одной из причин образования групповых форм роста типа ковриков и подушек.

Жизненный цикл моховидных происходит по уже известной вам

Рис. 6. Строение спорофита ринии большой

Отдел включает споровые растения,

схеме (рис.5). На хорошо развитом фотосинтезирующем гаметофите

состоящие из простых, дихотомически ветвящихся осей, рост которых осуществлялся с помощью верхушечных меристем. Дифференциация на стебли, корни, листья отсутствовала (рис.6). На верхушках осей у многих представителей располагались одиночные крупные спорангии.

Название отдела происходит от деревни Райни (Шотландия), близ которой остатки одного из этих древних растений прекрасно сохранились в каменистых породах. Считают, что риниофиты — исходная предковая

развиваются половые органы — архегонии и антеридии. В антеридиях образуется большое число двужгутиковых сперматозоидов. В каждом из архегониев созревает по одной яйцеклетке. В сырую погоду (во время дождя) сперматозоиды, передвигаясь в воде, проникают к яйцеклетке, находящейся внутри архегония. Один из них сливается с ней. Из оплодотворенной яйцеклетки (зиготы) образуется спорофит, т.е. бесполое поколение, представленное коробочкой, сидящей на ножке. В коробочке

созревают споры, причем при их образовании происходит мейоз, т.е.

каждая спора имеет гаплоидный набор хромосом. При попадании споры в благоприятные условия у некоторых мхов образуется ветвящаяся нить или пластинка – протонема, на которой формируется гаметофит.

Отсутствие проводящей системы и преобладание в жизненном цикле гаметофита резко отличает моховидные от других высших растений. У ботаников не существует единого взгляда на происхождение этих растений. Одни считают, что мхи произошли от зеленых водорослей независимо от остальных высших растений, а другие — от риниофитов в результате редукции проводящих тканей и перестройки жизненного цикла.

В отделе моховидных выделяют 3 класса: антоцеротовые, печеночники и листостебельные мхи. Антоцеротовые мхи часто относят к самостоятельному отделу, так как у этой группы растений имеются признаки, роднящие их с водорослями и не свойственные высшим растениям. Мы подробнее рассмотрим класс листостебельных мхов на примере двух представителей — сфагнума и кукушкина льна.

Сфагновые мхи.Существует примерно 350 видов мхов, относящихся к единственному роду сфагнум. Сфагновые мхи широко распространены в умеренных и холодных областях Северного полушария, образуя сплошной покров на болотах и во влажных лесах. Торфяные болота занимают 1% территории суши.

Гаметофиты сфагнума образуют крупные светло-зеленые или красноватые куртинки. “Стебли” прямостоячие, с пучковидно расположенными олиственными “ветвями”. На верхушке “ветки” укорочены и собраны в довольно плотную головку (рис.7, А). Наружный слой “стеблей” состоит из крупных бесцветных водоносных клеток с порами, лишенных живого содержимого. “Листья” сфагнума однослойные, имеют клетки двух типов: фотосинтезирующие и водоносные. Фотосинтезирующие клетки червеобразной формы, в них

содержатся хлоропласты. Они расположены между широкими

водоносными клетками. Благодаря множеству водоносных клеток сфагнум может всасывать большое количество воды (в 20 раз больше собственной сухой массы).

Спорофит сфагнума представлен округлой формы коробочкой, в которой образуются споры, и крышечкой (рис.7, В, С). При созревании спор в результате увеличения давления внутри коробочки, крышечка отскакивает и споры вылетают наружу. Это происходит обычно в теплую солнечную погоду, что обеспечивает лучшее распространение спор.

Рис.7. Строение сфагнума: А – гаметофит с развившимися спорофитами; B – внешний вид спорофита; C – внутреннее строение спорофита; D — протонема: 1 – крышечка, 2 – коробочка, 3 – ножка, 4 – спорангий

Растут сфагновые мхи очень медленно — всего по 2-3 см в год. Эти растения содержат бактерицидное вещество — сфагноль, которое подавляет деятельность почвенных микроорганизмов и способствует накоплению неразложившихся органических остатков (торфа).

Благодаря своим бактерицидным и абсорбирующим свойствам сфагновые мхи использовались в Европе с 1880-х гг. как перевязочный материал для ран и нарывов. В настоящее время торф используют в качестве топлива и удобрения полей. Также торф находит применение в

химической промышленности для изготовления воска, парафина, фенола, карболовой кислоты.

Ярким представителем зеленых мхов является кукушкин лен. “Стебель” кукушкина льна покрыт жесткими, темно-зелеными шиловидными “листьями”, имеет ризоиды и достигает высоты 30-40 см. В “стебле” имеется проводящая система довольно примитивного строения. Гаметофиты этого растения раздельнополы (рис.8, А). На верхушке

«стеблей» образуются антеридии и архегонии. После оплодотворения из зиготы развивается спорофит, представленный коробочкой на длиной ножке, в которой созревают гаплоидные споры. Сверху коробочка прикрыта легко опадающим колпачком с тонкими, направленными вниз

Рис.8. Строение кукушкина льна: А – женский гаметофит со спорофитами; Б – продольный разрез коробочки; В – поперечный разрез коробочки; 1 – урночка, 2 – крышечка, 3 – кольцо, 4 – спорангий, 5 – колонка, 6 – шейка

крышечки образуется кольцо, состоящее из клеток с неравномерно утолщенными стенками (рис.8, Б, В). По этому кольцу происходит отделение крышечки от урночки (ее

сбрасывание).

волосками, напоминающими льняную пряжу, отсюда и название растения.

Коробочка имеет сложное строение и подразделяется на крышечку, урночку и шейку. Внутри

коробочки имеется колонка, состоящая из бесплодных клеток.

Вокруг колонки расположен спорангий. На границе урночки и

Распространение спор происходит в сухую погоду. Спора попадает в почву и прорастает в протонему — ветвящуюся нить, на которой формируется гаметофит. Встречается кукушкин лен, большей частью, в смешанных и еловых лесах.

Мхи играют важную роль на болотах, в тундровых, лесных сообществах, создавая особый водный режим почвы и пополняя запасы органическим веществом.

Вопросы для самоконтроля

1. Каковы причины выхода растений на сушу?

2. Назовите причины появления у растений тканевого строения.

3. Почему у большинства высших растений доминирующим поколением является спорофит?

4. Какими примитивными признаками обладали представители отдела риниофитов?

5. Назовите характерные признаки представителей отдела моховидных.

6. В чем отличие жизненного цикла мхов от других высших

растений?

7. Чем представлен спорофит у моховидных?

8. Какое строение имеет коробочка кукушкина льна?

ОТДЕЛ ПЛАУНОВИДНЫЕ

Плауновидные — одна из наиболее древних групп высших растений. Появились в начале девона палеозойской эры. Их предками, вероятно, были риниофиты.

Современные плауны представлены многолетними травянистыми вечнозелеными растениями. Доминирующим поколением является спорофит, который представлен стелющимися и приподнимающимися осями, имеющими дихотомическое ветвление (рис.9). Нарастание осей происходит вследствие деятельности верхушечных меристем. Но, в отличие от риниоподобных предков, у плаунов появляются выросты поверхностных тканей — микрофиллы, которые подразделяются на трофофиллы — фотосинтезирующие микролистья — и спорофиллы, защищающие спорангии от внешних воздействий. Трофофиллы значительно увеличивают фотосинтезирующую поверхность.

Рис.9. Плаун булавовидный: спорофит с колоском

У большинства представителей плауновидных на верхушке осей располагаются спорангии, собранные в колоски (стробилы). Спороносный колосок состоит из оси и спорофиллов, на которых располагаются округлые спорангии. Образование спор происходит в результате редукционного деления (мейоза). Среди плауновидных встречаются равноспоровые и разноспоровые растения. Этот признак очень важен при делении отдела на два класса: плауновых и полушниковых.

У представителей класса плауновые в спорангиях созревают морфологически одинаковые споры, т.е. они относятся к равноспоровым растениям.

Из споры, попавшей в благоприятные условия, образуется заросток (гаметофит). Заросток плауна многолетний, имеющий вид маленького клубенька (2-3 мм) с ризоидами. Он бесцветный, лишен хлорофилла и самостоятельно питаться не может. Его рост начинается только после проникновения в тело гриба. Заросток развивается, как правило, в почве в

течение 10-15 лет. На верхней стороне гаметофита образуются антеридии и архегонии. Оплодотворение происходит при наличии воды. Из оплодотворенной яйцеклетки развивается зародыш, вырастающий в многолетнее вечнозеленое растение — спорофит. Наиболее типичными представителями этого класса являются плаун булавовидный (рис.9) и плаун годовалый, произрастающие в хвойных лесах.

Род селягинелла, относящийся к классу полушниковых, характеризуется разноспоровостью. В одном и том же колоске селягинеллы имеются спорангии двух типов. Одни из них более крупные (мегаспорангии) и содержат по 4 крупных мегаспоры. Другие спорангии мельче (микроспорангии), в них содержатся многочисленные микроспоры. Содержимое микроспоры превращается в мужской заросток, состоящий из одной вегетативной клетки и одиночного антеридия. Заросток не способен к фотосинтезу и целиком зависит от запаса питательных веществ в микроспоре. Из мегаспоры образуется женский гаметофит с многочисленными архегониями, который питается в основном за счет запасов споры. Передвижение сперматозоидов происходит в воде после дождя или росы. Из оплодотворенной яйцеклетки со временем вырастает новое растение — спорофит. Схема жизненного цикла селягинеллы показана на рис. 10.

Характерной особенностью разноспоровых растений является значительная редукция гаметофита. Зрелые гаметофиты селягинеллы не отделены от спорофита и этим отличаются от всех уже ранее рассмотренных нами сухопутных растений. Это очень важное эволюционное достижение — одно из приспособлений к жизни на суше, которое привело к тому, что легко уязвимый гаметофит, не дифференцированный на ткани, стал хотя бы отчасти защищен спорой. Гаметофитное поколение не способно жить самостоятельно, оно питается за счет веществ, которое запасло в споре предшествующее спорофитное

поколение. Как вы увидите дальше, эволюция высших растений направлена на сокращение стадии жизни гаметофита.

Практическое значение плаунов невелико. Некоторые виды плауна содержат парализующий яд, сходный по действию с кураре. Очевидно, поэтому позвоночные животные не употребляют плауны в пищу. Их споры используют в качестве порошка для присыпок, а также для обсыпки пилюль. Плауны способны извлекать из лесной подстилки и торфянистой почвы труднодоступные для других растений питательные вещества, ускоряя круговорот веществ в лесу.

Рис.10. Схема жизненного цикла разноспорового растения

ОТДЕЛ ХВОЩЕВИДНЫЕ

В геологическом прошлом представители этого отдела были весьма разнообразны. Ископаемые хвощевидные, например каламиты, наряду с

древовидными плауновидными, образовывали леса каменноугольного периода. Современные хвощи представлены в растительном мире единственным родом — хвощ.

Строение хвощевидных и их жизненный цикл можно рассмотреть на примере хвоща полевого (рис.11). Это многолетнее травянистое растение, встречающееся в условиях избыточного увлажнения. На “стебле” хвоща вздутые узлы чередуются с ребристыми междоузлиями, отчего “стебель” кажется членистым. К узлам прикрепляются мутовки боковых осей второго порядка. Микрофиллы также расположены мутовчато, причем они срастаются между собой почти до самой верхушки, охватывая основание междоузлия “стебля”, и выполняют функцию защиты вставочных меристем. Микрофиллы хвощей утратили функцию фотосинтеза. Как мы видим, у хвощей, в отличие от плаунов и риниофитов, кроме верхушечных, появляются еще и вставочные меристемы, за счет которых растение способно расти дальше при повреждении верхушки.

Снаружи “стебель” хвоща покрыт эпидермисом, клеточные стенки которого пропитаны кремнеземом, придающим “стеблям” известную жесткость и препятствующим поеданию животными. Под эпидермисом располагается фотосинтезирующая ткань, проводящие пучки, в центре находится большая воздухоносная полость. Подземная часть представлена стелющимися осями (“корневищами”), которые несут в узлах придаточные корни. С помощью “корневищ” осуществляется вегетативное размножение растения.

Рис.11. Хвощ полевой: 1 – вегетативный «побег»; 2 – спороносный побег; 3 – спорангиофор; 4 — споры с элатерами; 5 – мужской гаметофит; 6

– женский гаметофит

Весной из глубоко залегающих “корневищ” хвоща полевого вырастают оси, заканчивающиеся спороносными колосками (рис.11, 2). Каждый колосок состоит из оси, перпендикулярно которой крепятся шестиугольные щитки – спорангиофоры (рис.11, 3), под которыми находятся 6-10 спорангиев, содержащих гаплоидные споры. Между щитками образуются щели, через которые высыпаются созревшие споры. Каждая спора имеет два придатка в виде узких лент — элатер, способствующих разрыхлению и распространению спор (рис.11, 4).

Морфологически споры одинаковы, но отличаются физиологически. Одни из них, попав в более благоприятные условия, образуют женские заростки, другие — мужские. Мужской заросток представляет собой

маленькую, размером в несколько миллиметров зеленую пластинку, расчлененную на лопасти и прикрепленную ризоидами к почве (рис.11, 5). На концах лопастей развиваются антеридии, содержащие многожгутиковые сперматозоиды. Женский заросток крупнее, он несет архегонии (рис.11, 6). Оплодотворение происходит при наличии воды. Из зиготы развивается многолетний спорофит. У хвоща полевого после рассеивания спор спороносные “побеги” отмирают, и на смену им вырастают зеленые ассимилирующие оси (рис.11, 1). Некоторые виды хвоща имеют только один тип “побега”. Он одновременно и спороносный и фотосинтезирующий.

Хвощ полевой применяют как кровоостанавливающее и мочегонное средство. Это растение известно садоводам как злостный сорняк.

ОТДЕЛ ПАПОРОТНИКОВИДНЫЕ

Папоротниковидные также являются древними растениями. Значительная часть их вымерла. В настоящее время отдел папоротниковидные включает около 10000 видов. Во флоре нашей страны насчитывается более 100 видов.

Представители этого отдела очень разнообразны по внешнему виду,

вид;

Рис.12. Щитовник мужской: 1 – общий

2 – часть листа с сорусами

Папоротники растут, большей частью, в сырых тенистых лесах, по лесным оврагам, кустарникам. В отличие от плауновидных и хвощевидных, для папоротников характерно развитие вай («макро- листьев»), которые могут достигать в высоту до 1 м и более. Вайя состоит из фотосинтезирующей пластики и черешка, который крепится к мясистому “корневищу” (рис.12, 1). “Листовые” пластинки довольно часто перистые, нередко многократно рассеченные.

жизненным формам, условиям обитания. Наибольшее их разнообразие характерно для влажных тропических лесов. Здесь встречаются древовидные папоротники, достигающие в высоту до 25 метров, а в диаметре — 50 см. В умеренных зонах произрастают только травянистые многолетние папоротники. Исключением является сальвиния плавающая — водное однолетнее растение.

Вайи имеют неограниченный рост и растут верхушкой, чем отличаются от настоящего листа семенных растений. Формирование вайи происходит медленно. Молодая вайя вначале улиткообразно свернута и скрыта под поверхностью почвы. По мере роста она разворачивается и на третий год полностью распрямляется. Предполагают, что вайя произошла в процессе эволюции от системы уплощенных и сросшихся боковыми частями осей риниоподобных предков, в отличие от микрофиллов хвощей и плаунов, являющихся выростами поверхностных тканей. Появление вайи существенно увеличило фотосинтезирующую поверхность, что дало значительное преимущество папоротникам в конкурентной борьбе за

“место под солнцем” с хвощами и плаунами.

Отдел папоротниковидные включает 8 классов, 5 из них представлены ископаемыми формами. Современные папоротники разделяют на 3 класса: ужовниковые, мараттиевые и многоножковые.

Почти все папоротники, за исключением водных, являются равноспоровыми растениями. Рассмотрим цикл развития равноспорового папоротника на примере щитовника мужского, являющегося представителем класса многоножковых. Этот папоротник имеет толстое ползучее “корневище”, на конце которого каждый год образуется розетка перисторассеченных вай (рис.12, 1). На нижней поверхности вайи расположены спорангии, собранные в кучки, называемые сорусами (рис.12, 2). Снаружи сорусы порыты покрывальцем, выполняющим функцию защиты. Расположение сорусов на нижней поверхности “листа” более выгодно, чем с верхней, так как обеспечивает лучшую защиту спорангиев, способствует распространению и не мешает фотосинтезу. Внутри спорангия образуются гаплоидные споры. Попав на землю, спора прорастает и образуется заросток (гаметофит). Он представляет собой сердцевидную зеленую пластинку размером около 1 см, прикрепляющуюся к субстрату с помощью ризоидов. На нижней поверхности заростка образуются архегонии и антеридии. В антеридиях развиваются многожгутиковые сперматозоиды. Оплодотворение происходит при наличии воды. Из оплодотворенной яйцеклетки (зиготы) постепенно вырастает многолетний крупный спорофит.

Представляют интерес разноспоровые водные папоротники. Примером может служить сальвиния плавающая, также относящаяся к классу многоножковых (рис.13). Это небольшое плавающее растение, в микро- и мегаспорангиях которого созревают микро- и мегаспоры (рис.13, 2). Из микроспор развиваются сильно редуцированные мужские гаметофиты, состоящие из двух вегетативных клеток и двух антеридиев, в каждом из которых образуется всего по 4 сперматозоида. Женский

гаметофит, находящийся внутри мегаспоры, состоит из нескольких

клеток, заполненных питательными веществами, и 3-5 архегониев. При слиянии сперматозоида и яйцеклетки образуется зигота, дающая начало диплоидному спорофиту. В целом жизненный цикл сальвинии сходен с циклом развития селягинеллы (см. рис.10).

Рис.13. Сальвиния плавающая: 1 – общий вид спорофита; 2 – разрез сорусов; а – микроспорангии, б — мегаспорангии

Значение папоротников достаточно велико. Они являются важнейшим компонентом многих лесных сообществ. Щитовник мужской обладает антигельминтным действием, а молодые, закрученные в улитку вайи орляка обыкновенного используют в пищу.

Таким образом, рассмотренные нами отделы споровых сосудистых растений — риниофиты, плауновидные, хвощевидные и папоротниковидные — обладают следующими общими чертами:

1) наличием проводящей ткани (флоэмы и ксилемы);

2) доминированием в жизненном цикле спорофита;

3) сходным типом жизненного цикла;

4) самостоятельно живущим гаметофитом (за исключением неко- торых разноспоровых растений);

5) бесполым размножением с помощью спор;

6) сходным строением архегониев и антеридиев;

7) необходимостью воды для оплодотворения (по ней подвижные сперматозоиды перемещаются к неподвижной яйцеклетке). Последнее условие значительно ограничивает возможности широкого распространения этих растений.

Вопросы для самоконтроля

1. Почему плауны, хвощи, папоротники называют споровыми сосудистыми растениями?

2. Где развиваются споры у селягинеллы?

3. Какова функция гаметофитов у высших споровых растений?

4. Какие преимущества дает разноспоровость высшим растениям?

5. Какова роль различных представителей споровых растений в природе и хозяйстве?

СЕМЕННЫЕ РАСТЕНИЯ

Одним из важнейших приобретений в эволюции сосудистых растений было семя. Оно явилось, вероятно, одним из факторов, определивших господство семенных растений в современной флоре. Причина этого проста: семя способствует выживанию. Среди высших растений только два отдела характеризуются наличием семени — голосеменные и покрытосеменные. Для этих двух отделов характерны следующие общие признаки:

Y разноспоровость, т.е. имеются два типа спор (микроспоры и мегаспоры);

Y женский гаметофит остается целиком закрытым в

семязачатке (мегаспорангии); семя — это оплодотворенный семязачаток;

Y в жизненном цикле доминирует спорофит, гаметофит крайне редуцирован;

Y для полового размножения не нужна вода, потому что мужские гаметы (спермии) не способны плавать (исключение составляют наиболее примитивные голосеменные); к яйцеклетке спермии передвигаются по пыльцевой трубке;

Y образование побега, состоящего из стебля, листа и почки; почка предохраняет побег, находящийся в зачаточном состоянии, от неблагоприятных воздействий.

По сравнению с высшими споровыми, семенные представляют собой высокий уровень организации растений. Именно у них впервые появляются настоящая корневая система, побег, основным средством расселения видов является семя, а половой процесс не зависит от воды. Благодаря такой независимости семенные растения получили возможность расселиться по всей Земле и стать господствующей группой растений.

ОТДЕЛ ГОЛОСЕМЕННЫЕ

Голосеменные имеют широкое распространение по всему Земному шару. Леса из многих видов голосеменных составляют примерно треть всех лесов планеты. В основном представители этого отдела являются вечнозелеными, реже — листопадными деревьями и кустарниками, иногда — лианами. Листья голосеменных сильно варьируют по форме, размерам, по морфологическим и анатомическим особенностям. Так, по форме листья могут быть чешуевидными, игольчатыми, перистыми и т.д. Для этой группы растений характерно открытое расположение семяпочек (отсюда название отдела). Предполагают, что произошли голосеменные от

вымерших разноспоровых папоротниковидных, объединяемых в группу проголосеменных папоротников.

Отдел голосеменные включает 6 классов, причем классы семенные папоротники и беннеттитовые полностью вымерли. Ныне живущие голосеменные, насчитывающие около 700 видов, относятся к классам саговниковых, гинкговых, гнетовых и хвойных.

В школьном курсе рассматривается только один класс — хвойные, в котором насчитывается около 560 современных видов. К хвойным относятся такие широко известные роды, как сосна, ель, пихта, лиственница, можжевельник, кипарис и менее известные гиганты растительного мира — секвойя, секвойядендрон, метасеквойя. Анатомическое строение стволов хвойных довольно однообразно. Основную часть стебля занимает древесина (вторичная ксилема), состоящая из трахеид, механических волокон и паренхимы. На поперечном срезе ствола хорошо видны годичные кольца. В коре и древесине многих хвойных имеются смоляные ходы, в которых находятся эфирные масла, смолы и бальзамы, используемые человеком для различных целей.

Игловидные листья, называемые хвоей, у большинства хвойных растений плотные, кожистые, не опадающие ежегодно, однако есть и

Рис. 14. Сосна обыкновенная: 1 – ветка с женскими и мужскими шишками; 2 — семя

Особенности размножения голосеменных рассмотрим на примере сосны обыкновенной (рис.14). Как и все голосеменые — это разноспоровое растение. Взрослое растение сосны является спорофитом. Весной у основания некоторых молодых побегов образуются

собрания зеленовато- желтых мужских шишек — стробилов. На оси мужской шишки расположены микроспорофиллы, на нижней поверхности которых находятся по два микроспорангия (пыльце- вых мешка).

листопадные формы, например, лиственница. Хвоинки покрыты толстым слоем кутикулы, устьица погружены в углубления, заполненные воском. Все это способствует уменьшению испарения воды.

Внутри микроспорангия после редукционного деления образуются гаплоидные микроспоры (пыльцевые зерна). Микроспора имеет две оболочки: наружную — экзину и внутреннюю – интину. В результате отслоения экзины и интины образуются два воздушных мешка, способствующих переносу пыльцы ветром. Ядро микроспоры несколько раз делится, в конечном итоге образуя антеридиальную и вегетативную клетки; первая в дальнейшем дает два спермия, вторая участвует в росте пыльцевой трубки. Таким образом, у сосны мужской заросток (гаметофит) сильно редуцирован и развивается внутри микроспоры.

Антеридий отсутствует.

Женские шишки образуются на верхушках молодых побегов. Женскую шишку нельзя назвать мегастробилом, т.к. она имеет более сложное происхождение. На оси шишки располагаются кроющие (наружные) и семенные (внутренние) чешуи. У основания семенной чешуи находятся два семязачатка (семяпочки). Семязачаток состоит из нуцеллуса и интегумента. Нуцеллус является мегаспорангием. Он срастается с интегументом. Лишь около вершины, обращенной к оси шишки, интегумент имеет отверстие, называемое микропиле или пыльцевход. В мегаспорангии в результате мейоза образуется 4 гаплоидных мегаспоры, из которых только одна развивается дальше. Мегаспора начинает прорастать внутри спорангия и образует женский гаметофит, состоящий из двух архегониев и ткани гаметофита.

При опылении пыльцевое зерно попадает на семяпочку и начинает прорастать, образуя пыльцевую трубку. Сформировавшиеся к тому времени спермии проникают по пыльцевой трубке к архегониям. Один из спермиев сливается с яйцеклеткой, второй погибает. Между процессами опыления и оплодотворения у сосны проходит год. Из образовавшейся зиготы развивается зародыш, состоящий из подвеска, первичного корешка, стебелька и семядолей. Интегумент дает начало семенной кожуре, а из ткани гаметофита образуется гаплоидный эндосперм. Т.е. весь семязачаток превращается в семя. После созревания семян чешуйки шишек расходятся, и семена высыпаются. Зрелое семя сосны имеет крыловидный придаток, способствующий распространению семян (рис. 14, 2).

Хвойные породы играют значительную роль в построении биоценозов, образуя леса на огромных площадях. Основными лесообразующими породами являются сосна обыкновенная, сосна сибирская (кедр), лиственница, пихта, ель. Хвойные используют как строительный материал, топливо; они являются сырьем для огромного

числа веществ, применяемых практически во всех областях народного

хозяйства (смолы, эфирные масла, лекарственные средства и т.д.). Некоторые хвойные культивируются как декоративные растения (кипарисы, туи, можжевельники, тиссы, ели).

Описание

Псилотовые представляют собой травянистые многолетние растения, ведущие наземный или эпифитный образ жизни.

К классу псилотовидные относятся всего два рода тропических растений с прямостоячими ветвящимися стеблями, которые отходят от горизонтальной подземной части, похожей на корневище.

Настоящих корней у псилотовидных нет. Проводящая система состоит из ксилемы и флоэмы, находится в стебле. Вода с растворенными в ней солями движется по ксилеме, а флоэма транспортирует органические питательные вещества. Также эти ткани свойственны всем сосудистым растениям. Однако у псилотовидных ни флоэма, ни ксилема не заходят в их листовидные придатки, именно поэтому эти придатки и не считаются настоящими листьями. Таким образом, листовидные органы псилотовых, как и плауновидных, имеют энационное происхождение. Но у псилотовых в своем развитии они остановились на уровне девонских форм.

Функцию фотосинтеза выполняют в основном стебли. Споры образуются на веточках и прорастают в цилиндрическое ветвистое образование. Этот «заросток» образует гаметы, в архегонии гаметы сливаются, а затем из зиготы вновь развивается прямостоячее споровое поколение.

«Живое ископаемое»

Одно время было едва ли не общепринятым мнение, что псилоты являются прямыми потомками риниофитов — группой очень древних растений, изначально объединяемых в единый класс Psilophyta, затем стали говорить о как минимум трёх отдельных — Rhyniophyta, Zosterophyllophyta и Trimerophyta. Впрочем, уже тогда высказывались предположения, что сходство псилотов с древними псилофитами (в частности, ринией) является не более, чем внешним сходством, а простота их строения — продукт упрощения более сложных предковых форм при переходе к специфическому образу жизни. Бельгийский биолог Сюзанна Леклерк приводила в качестве доказательства достаточно сложное строение органов размножения псилота, явно не соответствующее общей простоте организации этого растения: спорангии у него сращены стенками по трое и расположены в пазухах разветвления стебля. У растений строение органов размножения является наиболее устойчивым признаком, так что, видимо, это единственная черта, оставшаяся после длительного упрощения от некогда существенно более сложного строения предковых форм псилотовых.

Это мнение подтверждают и результаты анализа ДНК: по ним, псилотовые близки к папоротникам и даже являются их весьма специализированной группой.

Так или иначе, можно хоть и с натяжкой, но всё же утверждать, что по основным чертам строения и внешнему виду псилотовые весьма близки если не к древнейшим, то к весьма древним и примитивным растительным формам.

Впрочем, некоторые ботаники считают, что и сами псилофиты включая ринию являлись не начальной, а конечной точкой эволюционного процесса: даже у некоторых водорослей встречается более сложное строение, с чётко выделенными листьями и другими органами. Найдены более древние наземные растения, по сложности строения существенно превосходящие псилофиты, что делает их положение в роли предков всех наземных растений как минимум шатким. Вполне вероятно, что псилофиты представляли собой не начальные формы, только что перебравшиеся на сушу, а, наоборот, растения, на каком-то этапе эволюции вернувшиеся к полуводному образу жизни, вследствие чего их строение упростилось.

К современным псилотовым относятся два рода:

  • Psilotum — Псилот, или Псилотум (2 вида)
  • Tmesipteris — Тмезиптерис (1 вид)

> См. также

  • Риниофиты

> Примечания

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *