Царство растений. строение (ткани, клетки, органы), жизнедеятельность и размножение растительного организма (на примере покрытосеменных растений). распознавание (на рисунках) органов растений

Классификация и жизненные формы

С момента выхода на сушу высшие растения развивались в двух основных направлениях. Они породили две эволюционные ветви — гаплоидную и диплоидную. Первая представлена отделом моховидных, у которых в жизненном цикле преобладает гаплоидное половое поколение — гаметофит. Вторая, включающая все остальные отделы, отличается преобладанием бесполого поколения — спорофита. Классификация высших растений в биологии:

Из-за различных схем размножения всю наземную растительность можно разделить на два типа — споровый и семенной. Каждый вид в зависимости от происхождения и места обитания имеет ряд отличий, присущих только ему. У эмбриофитов можно выделить несколько характерных жизненных форм:

Мохообразные (Bryophyta)

Главная особенность Bryophyta заключается в цикле размножения с преобладанием полового поколения. Для осуществления репродуктивного процесса им обязательно требуется влажная среда. Именно поэтому мхи растут в сырых и болотистых местах и отличаются небольшими размерами. Отдел мохообразных включает в себя три класса:

1. Печёночники произрастают в тропической местности, покрывая плотным ковром деревья, почву и прочие поверхности.
2. Антоцеротовые насчитывают около 300 видов. Обитают в тёплом климате. В России можно встретить лишь несколько представителей этого класса.
3. Мхи растут в северных и умеренных широтах.

Представители отдела довольно неприхотливы и могут выживать в самых экстремальных условиях, при необходимости впадая в анабиоз. Благодаря этому обеспечивается высокая выживаемость и конкурентоспособность.

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:

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

Отдел Покрытосеменные растения.

Вопрос 1. Назовите основные признаки цветковых растений.Основные признаки цветковых растений: имеют цветки и плоды; семязачатки (семяпочки), в отличие от голосеменных растений, заключены в полость завязи (отсюда и название отдела — покрытосеменные); характерно двойное оплодотворение; строение органов достигает наибольшей (по сравнению с другими растениями) сложности, а ткани высокой степени специализации, т. е. они максимально приспособлены к выполнению конкретных функций, как, например, в проводящей системе; трахеиды заменены на сосуды, что об-легчает прохождение воды и увеличивает приспособленность к жизни на суше; более интенсивный обмен веществ по сравнению с представителями других отделов растений; способность образовывать сложные многоярусные сообщества, что обеспечивает более интенсивное использование среды и завоевывание новых территорий.

Вопрос 2. Расскажите о строении цветка.Цветок — орган полового размножения, представляет собой видоизмененный побег. Развивается на цветоножке, расширяющейся в цветоложе, на котором формируются остальные его части. Из мелких зеленых листочков — чашелистиков образуется чашечка, из ярко окрашенных лепестков — венчик. Они защищают главные части цветка — пестик и тычинки от механических повреждений, а венчик у насекомоопыляемых растений еще и привлекает насекомых. Тычинки состоят из тычиночных нитей и пыльника, где образуется пыльца. В пестике различают широкую завязь, тонкий столбик и рыльце. Из завязи развиваются плоды.

Вопрос 3. Что такое плод?Плод — это орган размножения цветковых растений, который развивается из цветка.

Вопрос 4. Какую функцию выполняет плод?Плод служит для защиты и распространения семян.

Вопрос 5. Чем защищена семяпочка покрытосеменных растений?Семяпочка покрытосеменных защищена от неблагоприятных воздействий завязью.

Вопрос 6. Каково значение цветка?Цветок является органом семенного размножения. Это видоизмененный побег с ограниченным ростом, приспособленный для полового размножения. В цветке осуществляется опыление, оплодотворение, формируются зародыш и плод.

Вопрос 7. Какие жизненные формы встречаются у покрытосеменных растений?Все многообразие спорофитных жизненных форм у покрытосеменных растений может быть сведено к двум основным типам — древесному (деревья, кустарники и кустарнички) и травянистому. Травянистая жизненная форма свойственна большинству покрытосеменных. Развитие мужского и женского гаметофитов у покрытосеменных предельно сокращено: они представлены лишь некоторыми частями цветка — семязачатком и пыльцевым зерном.

Вопрос 8. На какие классы делится отдел покрытосеменных?В отделе покрытосеменных растений выделяют два класса: Однодольные и Двудольные.

Вопрос 9. Какие признаки характерны для двудольных растений?Для двудольных характерны следующие признаки: зародыш имеет две семядоли; корневая система стержневая; листья с сетчатым жилкованием (исключение: двудольный подорожник имеет дуговидное жилкование); число компонентов цветка кратно пяти, реже четырем; околоцветник двойной.

Вопрос 10. Какими признаками отличаются однодольные растения? Приведите примеры.Однодольные растения обладают следующими отличительными признаками: в зародыше однодольных растений имеется одна семядоля; корневая система мочковатая; листья с параллельным или дуговым жилкованием (исключение: однодольный вороний глаз имеет сетчатое жилкование); число компонентов цветка кратно трем; околоцветник простой. Важнейшие семейства класса — Злаковые и Лилейные. Лилейные представлены травянистыми растениями, например различными видами лука, чеснока; декоративными растениями — лилиями, тюльпанами, гиацинтами и др. К злакам относятся пшеница, рожь, ячмень, просо, кукуруза, сахарный тростник и др.

Решебник содержит ответы на вопросы учебного издания и выполнен в удобном для чтения формате PDF.

Отдел бурые водоросли

Отдел бурые водоросли

К отделу Бурые водоросли (Phaeophyta) принадлежит около 1500 видов. Это исключительно морские многоклеточные водоросли. Большинство из них прикрепляется к субстрату. Размеры колеблются от нескольких миллиметров до 60 м в длину. К бурым принадлежат наибольшие по размерам водоросли. Клетки имеют сильно ослизненную клеточную стенку, которая состоит из внутреннего целлюлозного слоя и внешнего пектинового, одно ядро, одну или много вакуолей, зернистые хлоропласты бурого цвета. Разные оттенки бурого цвета обусловлены тем, что кроме хлорофилла (а и с) есть бурые и желтые (фукоксантин, каротин, ксантофилл) пигменты. Особенно много фукоксантина. Основное запасное вещество – ламинарин, который откладывается в цитоплазме. Кроме того, запасают шестиатомный спирт маннит и жиры.

У большинства бурых водорослей таллом состоит из нескольких слоев клеток, которые делятся в трех взаимоперпендикулярных направлениях. В многоядерных слоевищах наблюдается специализация клеток с образованием тканей. Различают кору, состоящую из интенсивно окрашенных клеток с хлоропластами, и сердцевину – из бесцветных больших клеток одинакового размера. Сердцевина обеспечивает транспорт продуктов фотосинтеза и выполняет механическую функцию.

Размножаются половым и бесполым способами. Характерно чередование поколений с преобладанием спорофита. Вегетативное размножение происходит при помощи частей таллома. Бесполое – с помощью гаплоидных зооспор, которые прорастают в гаметофиты. На гаметофитах образуются половые органы. Половой процесс изогамный, гетерогамный и оогамный. Зигота без периода покоя прорастает в диплоидное растение – спорофит.

Представители бурых водорослей

Известнейшими представителями являются ламинария (морская капуста), фукус, цистозейра, макроцистис и др. Представителей бурых водорослей можно встретить, в частности, в Черном и Азовском морях.

Бурые водоросли используют для получения альгинатов (солей альгиновой кислоты, аналог желатина), которые используют в разных отраслях хозяйства. Из них вырабатывают клей для текстильного производства, проклеивания бумаги, скрепления цемента. Пленки из альгината натрия наносят на металлы, бетонные сооружения и т. п., чтобы защитить их от коррозии, разрушения, гниения. Альгинаты используют при изготовлении консервов, фруктовых соков, красителей.

Ламинария

Это известнейшая бурая водоросль. Крепится к поверхности субстрата разветвленными ризоидами. Имеет так называемый «черенок» и удлиненную пластинку. Гаметофит живет мало, основной жизненной формой является спорофит. В северных морях распространены два вида – сахарная и пальчатая. Они являются промышленными видами и используются для корма животным, изготовления разных продуктов питания и лекарственных препаратов (йод, маннит и т. п.). Маннит в медицине используют как заменитель крови при хирургических операциях.

Саргассум

Имеют вид небольших кустиков (0,5-2 м). Растут на дне мелководий морей, некоторые плавают у поверхности благодаря пузырькам, заполненным воздухом. Эта бурая водоросль на восток от Флориды и на юг от Бермудских островов благодаря круговому течению образует Саргассово море среди океана.

Отдел красные водоросли или багрянки

Отдел красные водоросли или багрянки

К отделу Красные водоросли, или Багрянки (Rhodophyta), принадлежат преимущественно многоклеточные водоросли, которые распространены в основном в соленых водоемах и прикрепляются к субстрату. Меньше по размерам, чем бурые. Известно около 4000 видов. Внешний вид – разнообразный: нитевидные, пластинчатые, кораллообразные с рассеченностью разной степени. Окраска слоевища разнообразная: от желтой или лазурно-зеленой до красной. Это обусловлено тем, что кроме хлорофилла (а и d) есть красные и желтые пигменты (каротины, ксантофиллы, фикоэритрины), которые маскируют его. Хлорофилл d характерен только для красных водорослей. Багряный цвет придает особый пигмент – фикоэритрин. Красные пигменты позволяют водорослям уловить слабый свет на больших глубинах (до 250 м). На мелководье преобладает лазурно-зеленая окраска, обусловленная синим пигментом фикоцианом.

Клетки покрыты двухслойной оболочкой: внутренняя – целлюлозная, внешняя – пектиновая. Оболочки пропитаны углекислым кальцием. Имеют одно или много ядер, один или много хлоропластов с пиреноидами. Особенностью строения является наличие у некоторых представителей особых железистых клеток. Клетки слоевища соединены парами. Запасающее вещество – багрянковый крахмал, который откладывается в цитоплазме.

Размножение половое и бесполое. Вегетативное размножение происходит редко. При неполовом размножении отсутствуют жгутиковые формы – зооспоры. В спорангиях перед образованием спор происходит мейоз. Споры и мужские гаметы пассивно переносятся водой. Половой процесс – оогамия. Зигота проходит сложное развитие, в результате которого образуются споры (карпоспоры), из которых образуется спорофит. Жизненный цикл сложный.

Представители красных водорослей

Наиболее известными представителями являются порфира, делесерия и др. Очень редко встречаются в пресных водоемах (батрахоспермум), наземных обрастаниях во влажных местах (порфиридиум). В Черном море можно встретить красные водоросли шарообразной формы – церамию, кустики, похожие на кораллы, – кораллину, шнуровидную форму – немалион.

Из разных видов багрянок получают полисахариды агар-агар, который используют в пищевой, кондитерской, бумажной, текстильной и медицинской отраслях хозяйства. Некоторые виды употребляют в пищу, на корм животным. Из красных водорослей добывают бром, йод, изготавливают препараты против свертывания крови, заменители крови и т. п.

Подцарства

Многообразие растений классифицируется по определенным признакам. В зависимости от строения выделяют основные подцарства растительных организмов: высшие и низшие.

Низшие растения (водоросли)

Представители данного подцарства не обладают органами и тканями. Для низших растений характерно наличие слоевища или талла. К данной категории причисляют водоросли. В большинстве своем такая растительность обитает в водной среде. Питание у водорослей происходит за счет поглощения питательных веществ с помощью всей поверхности тела. Преобладающая часть или вся структура растительности водоемов соприкасается с солнечным светом, что объясняет ее способность к фотосинтезу. Такой образ жизни не предполагает быстрого перемещения веществ по организму. Для большинства видов водорослей характерно однотипное строение клеток.

Высшие растения (споровые, семенные)

Виды, которые относятся к данному подцарству, обладают функционально различными органами, которые образуют специализированные клетки. Как правило, представители высших растений обитают на суше. Вода и минеральное питание добываются ими из грунта. Фотосинтез у таких растений осуществляется путем подъема над поверхностью почвы. Виды, относящиеся к высшему подцарству, нуждаются в транспортировке веществ между частями организма, которая выполняется с помощь проводящих тканей.

Механическая и покровная ткани создают поддержку и опору для растения в наземно-воздушной среде. Благодаря специализированным клеткам, тканям и органам, растительные организмы высшего подцарства могут достигать больших размеров и осваивать широкий спектр сред обитания. Для многих представителей высших растений характерен вторичный возврат в водную среду. К примеру, в условиях пресного водоема такие организмы формируют основную массу водной растительности.

Отделы высших растений

Согласно классификации, подцарство высших растений включает 9 отделов.

Представители первых трех отделов полностью вымерли. Остальные шесть составляют ныне живущие организмы.

Риниофиты

Первые высшие растения, давшие начало другим отделам – Риниофиты или Риниевые. Для них характерен примитивный травянистый облик, достигающий в высоту 60 см. Имели простейшее строение. Настоящие листья и корни отсутствовали, вместо корней был орган ривомоид, вниз от которого отходили ривоиды, а вверх — стебли.

Наличие покровных тканей, а так же устьиц, говорит о том, что представители отдела произрастали на суше. Наиболее древним представителем отдела считается Куксония.

Зостерофиллофиты

Имеют много общего с риниофитами. Некоторые ученые полагают, что Зостерофиллофиты положили начало Плауновидным. Отличаются тем, что имели прямостоячий стебель, покрытый толстым слоем кутикулы.

Спорангии, собранные колосовидными образованиями, имеют короткую ножку, а также одинаковые споры. Представителем является Госслинглия, у нее нет корней, а на стеблях находятся ветви с закрученными верхушками.

Мохообразные

Особенностью считается преобладание гаплоидной фазы (половое поколение); диплоидная фаза слабо развита. Для полового процесса мхов обязательна влажная среда, поэтому они обязаны произрастать на низменных, болотистых местах, чему способствуют их небольшие размеры.

Основные отличия мохообразных от остальных отделов:

• для образования органического вещества достаточно слабого освещения;
• поглощение воды производится всем организмом;
• способность вырастать на бедных питательными веществами почвах, принимать состояние анабиоза на длительный период. Все это обеспечивает конкурентоспособность по сравнению с другими представителями отделов.

Мохообразные подразделяются на три класса:

1. Класс печеночные. Для гаметофитов характерно дорзинвентральное строение. Листья всегда однослойные, ризоиды одноклеточные. Произрастают в тропиках, опутывают сплошным ковром почву, стволы, листья деревьев. К ним относят Блассию маленькую (Blassia pusilla).
2. Класс Антоцеротовые. На краях пластинчатых талломов розетковидной формы расположены меристематические клетки, формирующие лопасти, которые налегают друг на друга и придают таллому курчавость. Самым распространенным является род Антоцерос.
3. Класс мхи. Их характеризует наличие листостебельных побегов радиальной симметрии. Ризоиды расположены на листьях, стеблях — всегда многоклеточные. Большинство мхов произрастают в северных и умеренных широтах. Ярким представителем являются сфагновые, их виды различаются не только строением, но также приуроченностью к природным условиям.

Плауновидные

Листья представляют цельную листовую пластинку в расширенным основанием в виде подушечки. Делятся на два класса — Плауновидные и Полушниковые.

Псилотовидные

Psilotophyta представлены всего одним семейством – Псилотовые. Корни отсутствуют, поэтому они часто произрастают на других деревьях. Могут встречаться как на богатых органическими веществами почвах, так и скалах тропических лесов. В процессе оплодотворения обязательно участие воды.

Хвощевидные

Отдел разделен на два класса – Сфенофилловые и Хвощевые.

Ярким представителем является хвощ полевой — многолетнее травянистое растение с корнями. Служит индикатором кислых почв.

Стебли расчленены на междоузлия, от которых отходят слаборазвитые, темные, похожие на зубчики листья. Споры расположены в спороносном колоске. Размножение осуществляется при высокой влажности: дождь или обильная роса.

Папоротниковидные

Многолетние травянистые, реже древовидные растения. Характеризуются макрофиллией – мощно развитыми листьями относительно короткого побега. Их большие листья (вайи) бывают цельные или сильно расчлененные, закручены улиткой в почке.

Отдел насчитывает пять классов: Кладоксилеевые, Зигоптериевые, Ужовниковые, Мараттиевые, Полиподиевые.

Голосеменные

Современная биология включает четыре класса: Саговниковые, Гинкговые, Хвойные и Гнетовые. В древние времена к ним относились еще два, уже вымерших, класса: Семенные папоротники и Беннеттитовые.

Размножение голосеменных осуществляется семенами – многоклеточными органами, содержащими зачаток зародыша, эндосперм и многослойную кожуру. Являются наиболее высокоорганизованным отделом по своим морфологическим особенностям, приближаются к отделу покрытосеменных.

Сосна Коха (Крым)

Типичные представители нашей страны — ель и сосна.

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.

Запасающие ткани (запасающая паренхима)

Запасающие ткани высших растений бывают различными по происхождению, также различия заключаются в том, какие именно вещества и в какой части клетки запасаются.

Главное запасное вещество высших растений – это крахмал. Крахмал синтезируется и откладывается в виде зерен в специальных пластидах – амилопластах. Крахмальные зерна увеличиваются в размере и растягивают пластиду. В результате клетка такой запасающей ткани содержит множество крупных зерен крахмала – примером может служить запасающая ткань в клубне картофеля.

Если растение запасает питательные вещества не на очень долгий срок, то они могу откладываться в виде сахаров в вакуолях клеток. Например, в сочной ткани многих плодов. Сочный плод рассчитан на то, что его съест некое животное, а значит, он должен быть привлекательным для него – питательным и сладким.

В эндосперме некоторых семян запасание происходит за счет утолщения клеточной стенки, в которой откладывается гемицеллюлоза.

При прорастании семени клетки частично растворяют свои клеточные стенки и потребляют углеводы, из которых она состоит. В качестве запасного вещества может выступать белок. Он может откладываться в вакуолях (алейрон) или в лейкопластах. В цитоплазме запасаются жиры в виде сферосом.

Кроме питательных веществ, ткань может запасать воду. Клетки водоносной ткани бывают ослизнены и имеют крупные вакуоли, в которых сохраняется влага.

Рисунок: Запасающая паренхима клубня картофеля. 1 – крахмальные зерна.

Отдел моховидные: общая характеристика

Представители отдела – это, в основном, мелкие растения длиной не более 50 мм. Исключением являются только водные мхи, которые в длину могут достигать 50 см, и эпифиты, которые бывают еще длиннее.

Отдел относится к таксону высшие растения. Отдел моховидные насчитывает около 25 тысяч видов.

Раньше к этому отделу, кроме листостебельных мхов, причисляли также печёночные мхи и антоцеротовые мхи. Однако на данный момент эти таксоны являются самостоятельными отделами. Часто, говоря о совокупных признаках этих трёх отделов, прибегают к использованию неформального собирательного термина мохообразные (Bryophytes).

Растения отдела, как и другие представители мохообразных, имеют определенную особенность, связанную с течением жизненного цикла: преобладание гаплоидного гаметофита над диплоидным спорофитом.

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.

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.