Общая характеристика высших споровых растений. цель: ознакомится с общей характеристикой высших споровых растений (изучить закономерности строения, среду. — презентация

Голосеменные (Gymnospermae)

Отдел можно назвать типичным примером высших растений, отличающихся высокоразвитым строением. Его представители — это преимущественно вечнозелёные кустарники и деревья, но иногда встречаются листопадные виды и даже лианы. Форма листьев отличается большим разнообразием — от иголок до чешуек. Все голосеменные по определению имеют открытые семяпочки и размножаются семенами. Отдел включает 6 классов:

• семенные папоротники;
• беннеттитовые;
• гнетовые;
• саговниковые;
• хвойные;
• гингковые.

Первые два класса на сегодняшний день являются полностью вымершими. На сегодняшний день науке известно около 700 видов голосеменных. Самыми известными представителями, произрастающими в России, являются ель и сосна.

Общая характеристика высших споровых растений

Определение

Высшие споровые растения — термин, объединяющий высшие растения, размножающиеся и распространяющиеся главным образом спорами.

В отличие от семенных растений, таксоны, способные размножаться спорами, являются одними из первых, населивших нашу планету.

К ним относят:

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут

• мхи;
• плауны;
• папоротники;
• хвощи.

Считается, что произойти они могли от многоклеточных зеленых водорослей, пройдя промежуточную стадию — риниофитов.

Историческую ценность этих особей трудно переоценить. Их существование исчисляется сотнями миллионов лет, а корни происхождения уходят в палеозойскую эру, каменноугольный период.

Примечание

Правда, в эпоху своего появления они имели иной внешний вид. Это были мощнейшие деревья, достигающие в высоту 25 метров и в ширину от полутора метров. Были и травянистые растения, побеги которых простирались высоко над заболоченными участками земли. Разносимые ветром споры были важным условием широкого распространения различных видов. Они быстро приживались во влажном и теплом климате той эпохи.

Отмирающие одни особи и на этом же месте вырастающие другие, формировали плотный земельный покров, который со временем превращался в залежи каменного угля. Именно поэтому в наши дни археологи находят отчетливые отпечатки листьев и стволов в изучаемых пластах земной коры.

В процессе эволюции метаморфозы обусловили развитие растений в двух направлениях: образовании гаплоидной и диплоидной ветвей. Гаметофит характеризуется более интенсивным развитием, спорофиту «отведена» вторичная роль. Папоротники, плауны и хвощи — яркие представители диплоидного направления. Их гаметофит — заросток.

Для жизненного цикла данного таксона свойственно чередование бесполого и полового размножения, соответственно, существуют половое и бесполое поколения. Эта особенность лежит в основе полного жизненного цикла высших споровых.

В бесполый период жизни формируются споры, из которых впоследствии развивается половое поколение. Для него характерно наличие мужских и женских половых органов и, соответственно, — гамет. Гаметы представляют собой сперматозоиды, способные активно передвигаться, и яйцеклетки, занимающие свою нишу внутри женского полового органа. Попасть сперматозоиду к яйцеклетке помогает вода. В результате их слияния образуется зародышевый организм, который по мере развития переходит в бесполое поколение.

Примечание

Существуют микро- и макроспоры. Из микроспор развиваются заростки мужского типа, из макро — женского.

Ботаника изучает множество видов высших споровых растений. Так, мохообразные насчитывают более 25 тысяч видов, плауны — четырехсот, хвощи — 32, папоротники — 10 тысяч.

К основным характерным признакам ученые относят:

1. Дифференцирование тканей, лежащих в основе строения. Среди них выделяют наружную, выполняющую защитную роль, хлорофиллоносную и запасающую. Кроме того, для жизни растения важна опорная ткань, обеспечивающая механическую устойчивость.
2. Наличие в теле растения различных органов, в т.ч. органов поглощения (ризоидов и корневых волосков), фотосинтезирующих органов (листков), стеблей.
3. Наличие органов полового размножения: мужских (антеридий) и женских (архегоний).
4. Присутствие в онтогенезе зародыша, который появляется из зиготы при слиянии гамет.
5. Последовательность полового и бесполого поколений.
6. Прогрессирование спорофита, как обладающего хорошей приспособляемостью к окружающим условиям и генетическими особенностями.

Обитание высших споровых не ограничивается влажными участками земли. Некоторые виды приспособились существовать даже в пустынях.

Строение спорового растения на примере мхов

Мхи можно отнести к наиболее примитивным видам высших растений. Все моховидные — это небольшие по размеру представители без проводящей ткани. Подразделение на стебель и листья у мхов условное. Эти удивительные споровые растения — примеры умения приспосабливаться к условиям природы.

Итак, тело мха условно разделено на стебель, листья и корни. Да, корни этому растению заменяют нитевидные выросты — ризоиды. Их основное отличие от настоящих корней — отсутствие У мха каждый ризоид — одна или несколько живых клеток.

Мхи хорошо чувствуют себя в болотистых местах, в тени или просто в сырости. Мхи активно испаряют влагу, но восполняют потерю всей поверхностью растения. Несмотря на то, что споровым растениям необходима вода, чтобы размножаться, некоторые способны пережидать периоды засухи, они даже приспособились выживать на скальных участках. Как это происходит, до конца не понятно.

Доминирующее поколение мхов — половое. Спорофит полностью зависим от гаметофита.

Споры не могут образовываться на листьях, как у папоротника, поскольку сами листья весьма условны. Для этих целей у мхов приспособлена споровая коробочка, возвышающаяся над половым гаметофитом на ножке-ниточке.

Особенностью мхов считается возможность вегетативного размножения. В этом процессе задействованы почки и клубеньки. Если вегетативную часть отделить от основного растения, то она развивается в самостоятельную особь.

Вымершие отделы

Первые представители наземной растительности исчезли ещё в среднем девоне. Организм этих растений был довольно примитивен, не отличался сложным строением и походил на водоросли. Привычного разделения на корень, стебель и листья тогда ещё не существовало. Считается, что риниофиты являются общим предком для мхов, хвощей, плаунов и папоротников.

Появление зостерофиллофитов произошло в раннем девоне. Это небольшая группа, представители которой, как и риниофиты, отличались простым строением и жили в воде или на берегу. Они имели прямостоячие, короткие и покрытые толстым защитным слоем стебли с колосовидными спорангиями на верхушке. Процесс фотосинтеза осуществлялся всей поверхностью растения.

2.5. Высшие споровые растения. Сравнительная характеристика

Моховидные насчитывают более 20 тыс. видов. У листостебельных мхов развиваются ткани, но корней нет, поэтому к субстрату они прикрепляются ризоидами. В жизненном цикле преобладает гаметофит — половое поколение. Спорофит состоит из коробочки со спорами, находящейся на ножке. Он паразитирует на гаметофите, присасываясь к нему нижней частью ножки. Гаметофит развивается из гаплоидной споры, попавшей во влажную среду. На мужском гаметофите — в антеридиях и на женском — в архегониях образуются гаметы. Сперматозоиды, например, кукушкина льна снабжены жгутиками. Оплодотворение происходит в воде. После этого на женских растениях развивается коробочка со спорами. Из споры, попавшей на землю, сначала вырастает зеленая нить — протонема. Из части протонемы образуются ризоиды (выросты отдельных клеток, углубляющиеся в почву), а из другой ее части — стебель и листья кукушкина льна.

Рис. 26. Жизненный цикл мха (кукушкин лен): 1 — молодой спорофит, развивающийся из зиготы на верхушке материнского растения; 2 — зрелый спорофит; 3 — зрелый спорангий; 4 — проросшие споры; 5 — протонемы; 6 — женский гаметофит; 7 — мужской гаметофит; 8 — архегоний; 9 — яйцеклетка; 10 — антеридий.

Сфагновые мхи отличаются от зеленых мхов отсутствием ризоидов. Воду они поглощают всей поверхностью тела благодаря наличию воздухоносных клеток. Цикл развития сфагновых мхов схож с циклом развития зеленых мхов. Из отмерших частей растения в условиях недостатка кислорода образуется торф.

Современные плауновидные насчитывают около 100 видов. Они имеют придаточные корни, мелкие, спирально расположенные листья, восходящие побеги. Споры образуются в спорангиях спороносных колосков. Из спор при прорастании появляются гаметофиты (маленькие заростки). Через 15 лет на заростках развиваются антеридии и архегонии, в которых созревают мужские и женские гаметы. У плауновидных мужские и женские гаметы образуются на одних и тех же заростках, а у их близких родственников — селагинелл — на разных. Поэтому заростки селагинелл называют раздельнополыми (мужскими и женскими) в отличие от обоеполых заростков плауновидных. Женские заростки вырастают из более крупных спор, чем мужские. Споры, из которых вырастают женские заростки, называют мегаспорами, споры, из которых вырастают мужские заростки, — микроспорами. Растения с обоеполыми заростками называют равноспоровыми, а с мужскими и женскими заростками — разноспоровыми. Мужские половые клетки двигаются с помощью жгутиков, поэтому для оплодотворения им необходима вода. После оплодотворения из зиготы вырастает новое растение. Используются плауновидные для изготовления лекарств и детской присыпки.

Хвощевидные насчитывают около 20 видов. Размножаются они вегетативно — корневищами с клубнями, содержащими запас крахмала. Бесполое размножение осуществляется спорами, развивающимися в спороносных колосках. Из спор вырастают заростки. У хвощей они бывают мужскими, женскими и обоеполыми, хотя споры, из которых вырастают мужские и женские заростки, практически не отличаются друг от друга. После оплодотворения из зиготы вырастает зародыш, а из него взрослое растение — диплоидный спорофит. Хвощ полевой используют в медицине.

Рис. 27. Жизненный цикл равноспорового папоротника: 1—3 — развитие спорофита (1 — молодой спорофит, развивающийся из зиготы; 2 — спорофит; 3 — спорангий); 4—8 — гаплоидная фаза (4 — созревший спорангий; 5 — проросшая спора; 6 — гаметофит; 7 — архегоний; 8 — антеридий)

Папоротниковидные — многолетние травянистые или древесные растения, тело которых расчленено на стебель, лист и корни, отходящие от корневища. У них развиты покровные и проводящие ткани. Спорангии находятся на нижней стороне листовой пластинки. Споры прорастают, попадая в почву. Из спор вырастают обоеполые заростки, имеющие ризоиды. На заростках формируются антеридии и архегонии. После оплодотворения образуется зигота, из которой развивается диплоидный зародыш, а затем спорофит — листостебельное растение. У некоторых водных папоротниковидных имеются мужские и женские заростки.

Просмотров:
4 131

Происхождение высших споровых растений

Теория гласит о том, что предки наземных растений – streptophyta, были вынуждены из-за геологических изменений приспосабливаться к другим условиям жизни

Важное значение имело то, что выживали только наиболее приспособленные водоросли

У переходных форм вырабатывалась защитная пленка кутин, откладывающаяся на поверхности. Образование пленки в большом количестве препятствовало газообмену, из-за чего растение погибало. У организмов, кутин которых образовывался умеренно, сформировалась эпидерма с устьицами – сложная ткань, защищающая от высыхания, а также не препятствующая газообмену.

Появление эпидермы препятствовало поглощению воды всем телом, тем самым способствовало образованию одноклеточных нитей ризоидов. Итогом процесса развития стало формирование более сложной системы – корней.

Освещение на суше значительно превышает этот же показатель в воде, благодаря этому значительно возросло количество и размеры фотосинтезирующих органов – листьев. Распределение веществ, образовавшихся в процессе фотосинтеза, и воды, поглощенной корнями, осуществляется проводящим органом – стеблем.

Быстрое увеличение видов, распространение высших организмов объясняется развитием вегетативных органов и изменениями репродуктивной системы, которая при условиях наземного обитания должна иметь надежную защиту.

Репродуктивные многоклеточные органы наземных растений – гаметангии и спорангии имеют оболочку из живых клеток, которая защищает споры от высыхания.

Покрытосеменные (Angiospermae)

В современной флоре покрытосеменные или цветковые являются самым распространённым и многочисленным отделом высших растений. Они впервые появились около 140 млн лет назад и постепенно достигли апофеоза развития. К их главным особенностям можно отнести наличие органов размножения в виде цветов, а также двойное оплодотворение. Классификационная таблица:

Класс двудольные	Класс однодольные
Магнолиды	Частуховые
Астериды	Пальмовые
Гамамелидиды	Лилииды
Кариофиллиды	Имбирные
Дилленеиды	Коммелиновые
Розиды

На сегодняшний день насчитывается около 352 тыс. видов цветковых растений. Столь большое разнообразие связано с эффективным приспособлением представителей отдела к изменчивой окружающей среде.

Высшие растения определение, строение, характеристика и признаки

Многоклеточные наземные растения, способные использовать свет в процессе жизнедеятельности, обладающие развитыми органами и тканями, характеризующиеся чередованием типов размножения, называются высшими.

Развитие проходило в стремлении приспособиться к наземному существованию.

Результатом стали преобразования в строении:

• корни, всасывающие воду и минеральные вещества, а также укрепляющие растение в почве,
• листья, способные к синтезу органических веществ из неорганических,
• стебли – проводящие органику и воду.

Наземные растения характеризует чередование поколений и автотрофное питание.

Папоротниковидные (Polypodiophyta)

Отдел представлен 12 тысячами видов и может по праву называться самым распространённым среди современных споровых растений. Папоротниковидные отличаются невероятным разнообразием жизненных форм. Помимо многолетней травы встречаются и настоящие деревья высотой 20—30 метров и диаметром ствола до 50 см. В то же время размер некоторых видов не превышает нескольких миллиметров.

Характерной особенностью папоротников является небольшой побег. Они широко распространены по всему земному шару, особенно в тропических широтах. Polypodiophyta включает в себя несколько классов:

• ужовниковые;
• кладоксилеевые;
• мараттиевые;
• зигоптериевые;
• полиподиевые.

Папоротники почти не имеют практического значения для человека. Мякоть некоторых видов годится для употребления в пищу. Растение может применяться в лекарственных целях.

Папоротники

Папоротники относятся к наиболее древним споровым растениям. Обитают в самых разнообразных экологических условиях: в заболоченных местах и водоемах, лесах тропического и умеренного климата. Наиболее известные представители – щитовник мужской, орляк, страусник. В жизненном цикле папоротников, хвощей, плаунов доминирует спорофит.

Расцвет папоротников произошел около 358 млн лет назад и длился примерно 65 млн лет, в честь папоротников назван период палеозойской эры – карбон, или каменноугольный период, который длился указанный промежуток времени. Именно папоротникам принадлежит активная роль в углеобразовании: в карбоне леса заселяли древовидные папоротники, достигавшие 40 и более метров в высоту.

Древесные формы папоротников сохранились до наших дней, однако большинство представителей – травянистые растения, у которых отсутствует камбий, а значит, нет и вторичной древесины.

Папоротники относятся к группе сосудистых растений, так как имеют жилки – сосудисто-волокнистые пучки, в отличие от мхов, которые не имеют жилок и не являются сосудистыми растениями. Механическая прочность обеспечивается отложением склеренхимы вокруг проводящих пучков (жилок).

В отличие от мхов, папоротники имеют проводящую ткань в стеблях и корнях, состоящую из ксилемы и флоэмы. Заметьте, я написал “корень” – у мхов не было и корней, вместо них были ризоиды, выполняющие аналогичную корням функцию. Корни папоротников, хвощей и плаунов всегда придаточные и растут от видоизмененного побега – корневища.

Строение

Рассмотрим строение папоротников на примере типичного представителя – щитовника мужского. Это широко распространенный папоротник, типичный для климата умеренных широт. Представляет собой многолетнее травянистое корневищное растение.

Образован пучком сильно расчлененных листьев, отходящих от корневища. Нарастают листья верхушкой, образуя завитки – “улитки”.

Отметьте, что лист папоротника называется вайя (от греч. baion – пальмовая ветвь). В отличие от настоящих листьев, вайя имеет недетерминированный верхушечный рост. Листья имеют черешок, прикрепляющийся к стеблю, который может продолжаться в рахис – главную ось сложного листа, соответствующую центральной жилке.

Жизненный цикл папоротниковидных

Листостебельное растение папоротника, изображенное выше – спорофит (2n). Спорофит доминирует в жизненном цикле папоротниковидных, в отличие от цикла мха, где спорофит, по сути, является придатком гаметофита (редуцирован). На нижней стороне вайи располагаются спорангии, собирающиеся в сорусы – группы близкорасположенных спорангиев. На спорофите (2n) в спорангии после мейоза образуются споры (n).

В 2012 году группа ученых под руководством Ксавьера Нобли из Университета Ниццы выяснили, что спорангий имеет специальный механизм “катапульты”, споры из него вылетают со скоростью около 10 м/с.

Гаплоидные споры (n) прорастают в заросток (n), небольшую пластинку (несколько мм) сердцевидной формы. Заросток зеленого цвета, способен фотосинтезировать и прикрепляется к почве ризоидами. На нем образуются мужские и женские половые органы – соответственно антеридии и архегонии. Сперматозоид (n), образовавшийся в антеридии, благодаря воде (во время дождя) попадает в архегоний, где сливается с яйцеклеткой (n) и образуется зигота (2n).

Из зиготы развивается зародыш, который проникает в ткани архегонии с помощью особого приспособления – гаустории (от лат. haustor – черпающий, пьющий). Гаустория представляет собой ножку, внедряющуюся в ткани заростка и поглощающую из него питательные вещества. Начинается бурный рост зародыша, образуется побег, а затем взрослое растение – спорофит (2n). Цикл замыкается.

Значение папоротников

Папоротники являются главным компонентом многих лесных сообществ, звеном в цепи питания – продуцентами (производителями органических веществ). Человек использует папоротник в декоративных целях. Молодые побеги некоторых папоротников съедобны и употребляются в пищу: побеги орляка, листья страусника обыкновенного.

Щитовник мужской имеет медицинское значение: из его корневищ изготавливают противогельминтный препарат.

Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2020

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Сравнительная характеристика Высших споровых растений

Признаки для сравнения

Нет, есть ризоиды ( служат для прикрепления)

Корни придаточные, служат для прикрепления и всасывания воды из почвы

Имеет хорошо развитую проводящую ткань – и ксилему и флоэму

Стебель подземный — корневище

Зеленые пластинки ( для фотосинтеза и поглощения воды)

Листовые пластинки имеют мякоть и жилки, покрыты кожицей с устьицами

Взрослые автотрофные растения

Зеленая пластинка — заросток

Коробочка со спорами, остается на женском растении

Взрослое автотрофное растение со множеством спорангиев со спорами

Вопросы по таблице:

• Почему Мхи и Папоротники относятся к высшим растениям?
• Что общего в их строении?
• Чем они различаются?
• Поясните, почему папоротники относят к высшим сосудистым растениям?
• Что общего в размножении мхов и папоротников?
• По какому признаку можно утверждать, что предками мхов и папоротников были водоросли?
• В чем различие жизненных циклов мхов и папоротников?

Почему папоротники могут достигать высоты нескольких метров и даже десятков метров, а мхи – всегда низкорослые травянистые растения?

Источник

Систематика

Сосудистые споровые растения представляют собой парафилетическую группу, то есть они не включают всех потомков своего последнего общего предка.

Сосудистые споровые растения
Сосудистые растения (трахеофита)   Медвежий мох (Lycopodiopsida)  Bärlappartige (Lycopodiales)     Лещ (Isoetales)     Моховые папоротники (Selaginellales)  «Euphyllophyta»  Семенные растения (Spermatophyta) — не считаются сосудистыми споровыми растениями.  Папоротники («Monilophyta»)  Хвощ полевой (Equisetopsida)         Настоящие папоротники (Polypodiopsida)
Систематика сосудистых споровых растений

К сосудистым споровым растениям принадлежали следующие группы:

• Отделение сосудистых споровых растений
  • Класс клубно- моховых растений (Lycopodiopsida)
  • Класс Psilotopsida
  • Класс хвощ (Equisetopsida)
  • Класс Marattiopsida
  • Класс Настоящие папоротники (Polypodiopsida)

Последние четыре класса теперь часто объединяются в отдельную группу папоротников (монилофитов), поскольку они явно монофилетичны. Они являются сестринской группой семенных растений, вместе с которыми они объединены в группу Euphyllophyten. Их сестринская группа — растения медвежьего мха.

Особенности наземных растений

Водоросли, согласно устаревшей классификации, относятся к низшим растениям. Их привычными местами обитания являются океаны, моря и прочие водоёмы. Благодаря особенностям окружающей среды и способу питания эти древнейшие организмы имеют довольно примитивное строение. Тело (слоевище) состоит из однотипных клеток, способных к фотосинтезу, отсутствуют защитные покровы и специфические органы, необходимые для транспортировки питательных веществ.

К главным признакам высших растений (лат. Embryophyta) можно отнести их сложное строение, развившееся в результате эволюции. Чтобы нормально существовать в воздушной среде, потребовалась необходимость в активном теплообмене, а также в защите от высыхания (эпидермис и устьица). Для обеспечения всего организма питательными веществами развилась транспортная система, состоящая из специализированных проводящих тканей.

Основным отличием группы наземных растений от водорослей является их разделение на корень, стебель и лист. Характеристика высших растений:

1. Бо́льшая часть видов обитает на суше.
2. Наличие различных тканей, имеющих чёткую специализацию.
3. Половые и бесполые органы размножения.
4. Зигота превращается в многоклеточный зародыш, состоящий из однородных клеток, которые становятся дифференцированными в процессе развития.
5. Чередование полового (гаметофита), появляющегося из споры, и бесполого (спорофита), вышедшего из зиготы, поколений.
6. В жизненном цикле доминирует спорофит (кроме мохообразных).
7. Разделение организма на три основные части.

Споровые растения

Это растения, которые первыми освоили сушу. Их относят в высшим, т.к. по сравнению с водорослями, у них уже появились ткани и органы — приспособления для жизни в наземной среде.

Водоросли тоже размножаются спорами, но это водные организмы, самые простые по организации.

Основная особенность споровых — размножение специальными клетками — спорами.

Прежде, чем мы разберем, что из себя представляют споры, давайте вспомним, какие бывают клетки.

Клетки:

• соматические (или вегетативные) — клетки тела организма. У них двойной (диплоидный) набор хромосом, обозначается как 2n

• половые ( или генеративные, или гаметы) — это “половинчатые” клетки — их набор хромосом в 2 раза меньше, чем у соматических — 1n

Получается, что споры — это такие половые клетки ( или группы клеток) у растений. Растение, которое их образует — спорофит — оно диплоидное (2n)

У животных гаметы образуются путем мейоза, у растений — путем митоза.

У животных гаметы тут же сливаются, происходит оплодотворение, новый организм получает двойной — диплоидный (2n) набор хромосом.

У споровых растений клетка споры прорастает в целый самостоятельный организм — гаметофит, который может опять производить половые клетки — гаметы.

Гаметы сливаются и образуют опять спорофит.

Получается, что жизнь споровых растений — своеобразный цикл — чередование спорофита и гаметофита.

У растений может преобладать какая-то фаза:

Источник

Жизненный цикл мха

Последовательность жизненного цикла кукушкина льна схожа с другими представителями класса настоящих мхов. У мхов, в том числе и у кукушкина льна, в жизненном цикле преобладает гаметофит с гаплоидным набором хромосом. 

Гаметофит облиственный, в его зеленых листьях происходит фотосинтез, идет транспортировка веществ. На нем развиваются половые клетки — гаметы, после слияния которых образуется организм с диплоидным набором хромосом – спорофит. Рост гаметофита прекращается тогда, когда на нем развивается спорофит.

Спорофит недолговечен и паразитирует на гаметофите. Хлорофилл в его клетках отсутствует, все питательные вещества поступают к нему от гаметофита. Спорофит представляет собой коробочку на ножке. 

Коробочка (спорангий) состоит из крышечки и урночки, в которой развиваются споры. Внутри коробочки сеть тонкая пленка – эпифрагма. Она закрывает вход в урночку. 

По краю коробочки расположены зубцы – перистом. При изменении влажности зубцы перистома изгибаются внутрь коробочки или наружу, способствуя разбрасыванию спор.

Жизненный цикл развития мха кукушкин лен схематично показан на рисунке.