close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Лекция 2.2 - Высшие споровые растения

код для вставкиСкачать
Лекция 2.2 ВЫСШИЕ СПОРОВЫЕ РАСТЕНИЯ
1. Высшие растения.
2. Отдел Моховидные – Bryophyta.
3. Отделы Риниовидные – Rhyniophyta и Псилотовидные – Ps1lotophyta.
4. Отдел Плауновидные – Lycopod10phyta.
5. Отдел Хвощевидные – Equisetophyta
6. Отдел Папоротниковидные – Polypodiophyta.
1. Высшие растения
Высшие растения, которые размножаются спорами, объединяют общим
названием – высшие споровые растения. К ним относятся мхи, плауны,
хвощи и папоротники.
Высшие споровые ведут наземный образ жизни. Развиты вегетативные
органы (корень и побег).
Жизненный цикл состоит из чередования поколений: спорофита и
гаметофита.
• Спорофит хорошо развит, (исключение – мохообразные, где
преобладает гаметофит). На нём развиваются многоклеточные спорангии, в
которых после мейоза образуются споры. Споры прорастают в гаметофит.
• Гаметофит живет непродолжительное время. На нём развиваются
многоклеточные половые органы: мужские – антеридии, женские –
архегонии.
• Оплодотворение происходит лишь при наличии воды.
По расположению половых органов различают двуполые (и мужские, и
женские на одном растении) и однополые (на разных растениях) растения.
Считают, что семенные растения происходят от высших споровых
растений.
Строение высших растений
Высшие растения имеют хорошо развитые ткани и органы. Покровные
ткани (кожица, пробка, кора) защищают от высыхания и промерзания,
обеспечивают газообмен с внешней средой. Механические ткани позволяют
стеблю выносить листья как можно выше, чтобы они не затенялись другими
растениями. По проводящим тканям (лубу и древесине) осуществляется
транспорт воды, солей (восходящий ток) и органических веществ
(нисходящий ток).
Наземные части высших растений (побеги) находятся в атмосфере, а
подземные (корни) – в почве. Корни имеют приспособления для всасывания
из почвы воды и минеральных веществ. Так, выросты клеток покровной
ткани корня – корневые волоски – значительно увеличивают поверхность
корней. Они всасывают воду благодаря возникающему корневому давлению
и испарению воды листьями.
Размножение
Размножаются высшие растения бесполым и половым путём. При этом
способы размножения чередуются. При бесполом размножении образуются
споры. Из спор вырастает половое поколение, которое производит половые
клетки – гаметы. С участием гамет происходит половое размножение. В
результате слияния мужских и женских гамет (оплодотворения) образуется
зигота. Она даёт начало бесполому поколению, которое вновь производит
споры, и жизненный цикл не прерывается. Для высших растений характерен
также такой тип бесполого размножения, как вегетативное, т. е. размножение
вегетативными частями тела.
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.
Высшие споровые растения – высшие растения, у которых процессы
полового и бесполого размножения разделены, причем бесполое
размножение и расселение растений осуществляется преимущественно
гаплоидными спорами, образующимися в результате мейоза в спорангиях
бесполых спорофитов. Споры дают начало половому поколению –
гаметофитам, способным образовывать гаметы.
К высшим споровым растениям относятся Моховидные, Риниовидные,
Плауновидные, Хвощевидные и Папоротниковидные.
2. Отдел Моховидные – Bryophyta
Моховидные обычно называют мхами, однако в более точном научном
смысле собственно мхи – представители лишь одной, наиболее обширной
группы отдела моховидных – листостебельных или настоящих мхов. К ним
относятся кукушкин лен и сфагновый мох.
На земном шаре насчитывается около 35 тыс. видов моховидных.
Особенно распространены они в северном полушарии. Часто на больших
площадях (на болотах, иногда в лесах) мхи доминируют в растительном
покрове. Общеизвестно ландшафтное значение моховидных в тундровой
зоне. Но изобилие этих растений свойственно и тропическим областям.
Здесь, высоко в горах, обычно на высоте более 3000 м над уровнем моря
расположен особый пояс высокогорных лесов, который называют поясом
мшистых лесов.
Строение
Тело мхов (гаметофит) разделено на "стебель" (стеблевидная ось) и
"листья" (листообразные выросты – филлоиды). Радиальные "стебли"
покрыты спирально расположенными "листьями". Мхи не имеют настоящих
сосудов и хорошо развитой механической ткани. Тело некоторых мхов имеет
вид листообразного слоевища. Корней у мхов нет. У большинства мхов
развиваются ризоиды – бесцветные выросты, подобные корням. Мхи в
подавляющем большинстве многолетние растения. Все они низкорослы (от 1
мм до нескольких сантиметров у большинства видов, редко крупные формы
высотой до 60 см).
Размножение
Размножение происходит бесполым, вегетативным и половым путем.
Поэтому эти растения способны к быстрому расселению. При вегетативном
размножении молодые особи развиваются из частей материнского растения
(листьев, ветвей, специальных почек, клубеньков, выводковых телец). Так
клонированные растения разрастаются и могут захватывать обширные
площади.
Как половое, так и бесполое поколение мхов развиваются на одном
растении. В жизненном цикле моховидных преобладает гаплоидное половое
поколение. Гаметофит – многолетнее растение с листоподобными и
корнеподобными (ризоидами) выростами. Органами полового размножения
являются антеридии и архегонии. В антеридиях образуются двухжгутиковые
сперматозоиды, которые способны перемещаться к яйцеклетке из архегоний
исключительно в водной среде. При слиянии половых клеток формируется
диплоидный спорофит.
Бесполое размножение осуществляется путем образования спор.
Спорофит короткоживущий, находится на гаметофите и состоит из трех
частей: спорангия (коробочки) со спорами, ножки, к которой крепится
коробочка, и подошвы – места прикрепления к гаметофиту. Тесная связь
спорофита и гаметофита объясняет факт групповых форм роста мхов.
Значение
В природе моховидные первыми заселяют необжитый субстрат и
являются господствующими в биоценозах, где покрывают почву сплошным
ковром (тундра). Важную роль выполняют мхи в регуляции водного баланса
ландшафтов в связи со способностью впитывать и удерживать огромное
количество воды.
В хозяйстве человека мхи, вызывая заболачивание почв, ухудшают
качество сельскохозяйственных земель. Разрастаясь, могут предотвращать
эрозию почв, удаляя влагу с поверхности в подземные воды. Ряд сфагновых
мхов используются в медицине как перевязочные средства. Моховидные
участвуют в создании залежей полезного ископаемого – торфа.
3. Отделы Риниовидные – Rhyniophyta и Псилотовидные – Ps1lotophyta
Отдел Риниовидные включает 2-3 рода только ископаемых растений. В
жизненном цикле доминирует спорофит. Вегетативное тело его состоит из
системы разветвленных теломов (в отличие от таллома имеет центральный
цилиндр с диффиринцированными проводящими тканями). Общая структура
в надземной части телома очень своеобразна. Это еще не побег, поскольку
листьев на осях телома нет. Главная ось хорошо выражена. Ветвление
верхушечное (дихотомическое). В центре оси обособлена ксилема,
окруженная флоэмой. Ксилема может быть расположена компактно в виде
цилиндра или в виде лучей. Она состоит из трахеид. Периферическая
(коровая) часть телома выполняет функцию фотосинтеза. В эпидерме
находятся устьичные аппараты. На подземной части устьиц нет. Настоящих
корней нет, их заменяют ризоиды. Спорангии расположены на верхушках
телома, стенка спорангия многослойна. Гаметофиты риниовидных не
найдены. Представитель – род риния (Rhynia), включающий два вида. Это
травянистые растения высотой около 20 см, диаметром 3 мм. Подземная
часть состоит из горизонтального телома, от которого перпендикулярно
отходят воздушные оси.
К отделу Псилотовидные в современной флоре относят два рода:
псилот (Psilotum) и тмезиптер (Tmesipteris). Общее число видов 4-6. Оба рода
имеют широкое распространение в тропической и субтропической зонах
обоих полушарий.
Спорофит псилотовидных – эпифитное, реже наземное травянистое
растение. Телом длиной 5-40 (до 100) см. Ветвление чаще верхушечное. Кора
хорошо развита, выполняет функцию фотосинтеза. Устьичные аппараты
примитивные. Листья мелкие, длиной 1-5 мм, шиловидные, плоские, без
устьичных. аппаратов и жилок. Их можно рассматривать как выросты
телома. Подземная часть представлена корневищем с ризоидами. Корней нет.
Спорангии срастаются по 2-3 (синангии), вскрываются продольной щелью.
Споры одинаковой величины. Структура спорофита псилотовидных
свидетельствует о близости к риниовидным.
Гаметофит обоеполый, без хлорофилла, радиально симметричный,
ветвление верхушечное. Длина его примерно 20 мм, диаметр 2 мм, Питается
сапрофитно при помощи грибов, с которыми вступает в симбиоз.
Поверхность покрыта ризоидами. Живет чаще под землей. Оплодотворение
связано с водой.
По сравнению с риниовидными псилотовидные стоят на более высокой
ступени эволюции.
4. Отдел Плауновидные – Lycopod10phyta
Эти растения,
как
и
моховидные,
произошли,
возможно,
от псилофитов. В период своего расцвета, более 300 млн. лет назад,
плауновидные были широко распространены и достигали большого
разнообразия форм.
В настоящее время плауновидные чаще всего встречаются в хвойных и
смешанных лесах. Это многолетние вечнозеленые травянистые растения с
прямостоячими и ползучими побегами. От стелющихся по земле участков
стебля отходят придаточные корни. Листья мелкие, различной формы
(шиповидной, овальной, шиловидной и др.), располагаются на побегах
поочередно, супротивно (т.е. друг против друга) или мутовчато (в
виде венчика вокруг стебля).
Размножение
Вегетативное размножение у плаунов происходит за счет отмирания
участков старых побегов и укоренения жизнеспособных фрагментов,
которые дают начало новым растениям. Бесполое размножение
осуществляется также и спорами, образующимися в спорангиях, собранных
на прямостоячем побеге в виде колосков. С момента образования спорангия
до высыпания зрелых спор проходит несколько месяцев или даже
лет. Споры прорастают и дают начало обоеполым или однополым
гаметофитам, которые несут мужские и женские половые органы.
Сперматозоиды созревают раньше, чем яйцеклетки. Это снижает
вероятность самооплодотворения.
Отдел Плауновидные объединяет два класса: Плауновые и
Полушниковые.
Класс Плауновые (Lycopodiopsida) включает единственный дошедший
до наших дней порядок — плауновые (Lycopodiales),который содержит всего
одно
семейство Плауновые
(Lycopodiaceae), представленное
двумя
родами: плаун (Lycopodium) и филлоглоссум (Phylloglossum).
Значение
Споры плаунов используют в медицине в качестве детской присыпки
(натуральный тальк), в ветеринарии, а также в промышленности для
получения желтой и зеленой красок.
Споры плаунов богаты маслом. С этим связано их использование для
пересыпки литейных форм и при изготовлении ракет для фейерверков: треск
при выстрелах этих ракет возникает в результате громкого растрескивания
оболочек спор, когда внутри их закипает масло.
В Украине распространен плаун булавовидный. Его споры ранее
использовали для изготовления оболочек пилюль.
5. Отдел Хвощевидные – Equisetophyta
Современные хвощевидные – многолетние травянистые растения. Все
они относятся к роду Хвощ, который включает свыше 30 видов. У особей
бесполого поколения хорошо развиты корневище и корни. С помощью
корневища хвощ размножается вегетативно. От корневища отходят
надземные побеги высотой от 10 см до 4-5 м (у некоторых тропических
видов). Главный стебель разветвляется, на боковых стеблях можно заметить
маленькие, лишенные хлорофилла клиновидные листочки. Фотосинтез
происходит в зеленых стеблях: главном и боковых.
У широко распространенного в Украине хвоща полевого спорангии
развиваются на весенних побегах, лишенных хлорофилла и имеющих
бледно-розовый цвет. После образования спор спорангиеносные побеги
отмирают. Из спор на поверхности влажной почвы развиваются заростки,
имеющие вид зеленых пластинок.
Хвощи
распространены
в
разных
климатических
зонах,
преимущественно во влажных лесах, на болотах и лугах. Хвощ полевой
растет на кислых почвах, этот вид известен как сорняк. В тканях хвощей
много двуокиси кремния, поэтому они очень жесткие и несъедобны для
многих животных. Некоторые виды хвощей используют в медицине в
качестве мочегонного средства.
Ископаемые
плауновидные
каменноугольного
периода
–
лепидодендроны – были высокими (до 30 м) деревьями. Молодые растения
бесполого поколения были густо покрыты шиловидными листьями длиной
до 1 м при ширине в 1-2 см. Нижние листья опадали, и на их местах
оставались особые отверстия, через которые осуществлялось испарение
воды. У взрослых растений такие листья сменялись типичными для
плауновидных короткими сидячими листьями.
Хвощи – прекрасные показатели (биоиндикаторы) почв с повышенной
кислотностью.
К началу XX века хвощи использовали для окраски мехов в серо–
желтый цвет. В некоторых местностях молодые спороносные побеги и
богатые крахмалом расширенные корневища – «клубни» – хвоща полевого
употребляют в пищу. Для животных все части хвощей ядовиты, так как
содержат вещества, разрушающие некоторые витамины в их организме.
6. Отдел Папоротниковидные – Polypodiophyta
Папоротниковидные (или папоротники) – наиболее древняя группа
высших растений. В настоящее время их насчитывается около 300 родов и
более 10 000 видов. Встречаются в различных экологических условиях. В
умеренных зонах это травянистые растения, многолетние корневищные
травы, наиболее распространенные во влажных лесах; некоторые растут на
заболоченных местах и в водоемах, их листья отмирают на зиму. Во влажных
тропических
лесах
встречаются
древовидные
папоротники
с
колоноподобным стволом высотой до 20 м. На верхушке ствола находится
крона из больших перистых вечнозеленых листьев.
Наиболее распространенные папоротники – орляк, страусник.
Строение
Господствующей фазой в жизненном цикле папоротниковидных
является спорофит. Почти у всех папоротников спорофит многолетний и
лишь у немногих (у видов рода цератоптерис) – однолетний (он ежегодно
отмирает, оставляя специальные спорофитные почки, дающие начало новым
спорофитам). Спорофит папоротника имеет довольно сложное строение. От
корневища вертикально вверх отходят листья, вниз – придаточные корни
(первичный корень быстро отмирает). Часто на корнях образуются
выводковые почки, обеспечивающие вегетативное размножение растений.
Большинство папоротников имеет стебель лежащий, подземный или
надземный. Корни и стебель состоят из хорошо дифференцированных
тканей. Размеры и форма листьев у разных видов неодинаковы, но у
большинства они большие, растут верхушкой, выводковые почки
закладываются в мезофилле листа. Листья папоротниковидных – это
гомологи стебля (кладодии), их называют вайями. Значительная часть
надземных форм папоротников имеет два типа листьев – стерильные и
спороносные (диморфизм листьев). В течение сухого сезона развиваются
только спороносные листья. Эта форма диморфизма способствует
распространению спор: спорангии возвышаются над окружающими листьями
и подвергаются действию сухого воздуха и ветра. У древовидных
папоротников обычно не бывает подобного диморфизма. Листок у них
является одновременно и фотосинтезирующим, и спороносным органом.
Размножение
Спорангии находятся на нижней стороне листа, собраны кучками (так
называемые сорусы). Сверху сорусы прикрыты покрывальцем. Споры
рассеиваются при разрыве стенки спорангия. Число спор на одном растении
достигает десятков, сотен миллионов, иногда миллиардов.
На влажной почве споры прорастают в маленькую зеленую
сердцеобразную пластинку величиной до 1 см2. Это заросток (гаметофит), он
прикрепляется к почве ризоидами. Заросток обоеполый (изредка однополый
– у водных папоротников). На нем образуются антеридии и архегонии.
Оплодотворение происходит в водной среде (во время росы, дождя или под
водой – у водных папоротников). Из оплодотворенной яйцеклетки
формируется зародыш спорофита, состоящий из гаустории – ножки, которой
он врастает в ткани заростка и потребляет из него питательные вещества,
зародышевого корешка, почки, первого листа зародыша – "семядоли". Таким
образом, гаметофит папоротников приспособлен к обитанию в условиях
увлажнения, а спорофит – типичное сухопутное растение.
Хозяйственное значение папоротников и их роль в природе
Значение папоротников менее существенно в жизни человека по
сравнению
с
покрытосеменными
растениями.
Некоторые
виды
папоротников, такие как орляк обыкновенный, осмунда коричная, страусник
обыкновенный, человек употребляет в пищу. Отдельные виды папоротников
ядовитые. Многие из этих растений используют в фармацевтической
промышленности.
Жесткие прочные и длинные стержневые части листа папоротников
используются для различных поделок; некоторые виды применяются в
медицине: как глистогонное средство (щитовник мужской), для лечения
открытых ран (лигодиум мелколистный), при лечений кашля и болезней
горла (схизея вильчатая).
Многие папоротники используются в качестве декоративных растений
(лигодиум, анелия), в аквариумах и водоемах – сальвиния, азолла
каролинская. Такие папоротники, как нефролепис, птерис, костенец,
выращивают как комнатные растения. А вайи щитовников применяют как
зеленый элемент флористических композиций
Вудвардия вирджинская поселяется в сфагновых болотах, образуя
своими корневищами сплетения, и вместе с другими болотными растениями
является торфообразователем. Виды азолы используются в сельском
хозяйстве в качестве зеленого удобрения, обогащающего почву азотом.
В тропическом поясе стволы древовидных папоротников являются
строительным материалом, а сердцевину некоторых из них можно
использовать в пищу.
Автор
ДонАгрА-З
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
67
Размер файла
80 Кб
Теги
лекция, высших, споровые, растения
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа