Виды механических тканей:

БОТАНИКА

ТКАНИ РАСТЕНИЙ

Ткани – группы клеток, сходные по происхождению, форме, строению и функциям.

По форме составляющих клеток различают:

1) паренхимные, сложенные из изодиаметрических (с примерно равными внутренними диаметрами) клеток;

2) прозенхимные, которые состоят из удлиненных клеток, имеющих отличные друг от друга «длину» и «ширину».

Классификация тканей растений:

I. Образовательные ткани (меристемы) – обеспечивают непрекращающийся рост растений. Клетки тонкостенные, заполнены густой цитоплазмой, мелкие, значительную часть объема клетки занимает ядро.

Виды меристем:

1) верхушечные (апикальные) меристемы – образуются у высших растений на верхушке стебля и на кончике корешка. Обеспечивают рост растения в длину.

2) боковые (латеральные) меристемы – у двудольных растений обеспечивают рост стеблей и корней в толщину, образуя камбий.

3) вторичная меристема (феллоген, пробковый камбий) – формирует покровную ткань – пробку.

4) вставочная (интеркалярная) меристема – расположена у оснований междоузлий стебля и у оснований молодых растущих листьев. По окончании роста перестает действовать, превращаясь в постоянные ткани.

5) раневая (травматическая) меристема – возникает при повреждении растений за счет клеток постоянных тканей, образует защитную пробку.

II. Ассимиляционные ткани (хлоренхимы) – ответственны за фотосинтез. Располагаются в основном в листе и в стебле под эпидермисом, состоят из паренхимных тонкостенных клеток, содержащих хлоропласты.

III. Запасающие ткани – в них откладываются запасные вещества (белки, жиры, углеводы). Состоят из живых паренхимных клеток.

IV. Воздухоносные ткани (аэренхимы) – ткани с очень большими межклетниками, основная функция которых – вентиляция. По межклетникам кислород из листьев проникает до кончиков корней. Развита у растений, обитающих в условиях затрудненного газообмена.

V. Всасывающие ткани – представлены ризодермой – наружной однослойной тканью на молодых корнях. Через ризодерму в корень всасываются вода и растворенные в ней минеральные вещества, в зоне корневых волосков.

VI. Покровные ткани – выполняют защитные функции.

Виды покровных тканей:

1) эпидермис (кожица) – слой плотно сомкнутых клеток, которым покрыты листья и молодые стебли растения на первом году жизни. Клетки эпидермиса живые, содержат ядро, густую цитоплазму и мелкие лейкопласты. Наружные стенки клеток эпидермиса покрыты тонкой водонепроницаемой пленкой – кутикулой (надкожицей) . У некоторых растений поверх кутикулы развит восковой налет. Нередко эпидермальные клетки образуют выросты – волоски, способные накапливать и выделять слизь, эфирные масла и пр., в таком случае они называются железистыми.

В эпидермисе имеются особые образования, регулирующие поступление воздуха, выделение кислорода и паров воды – устьица. У наземных растений устьица расположены на нижней стороне листа, у водных растений с плавающими листьями – на верхней. Каждое устьице состоит из пары замыкающих клеток и устьичной щели. Устьичная щель может расширяться и сужаться за счет изменения осмотического давления внутри замыкающих клеток (рис. 1).

1 2

Рис. 1. Устьице и примыкающие к нему клетки в листе: 1 - передний дворик; 2 - центральная щель устьица; 3 - задний дворик; 4 - дыхательная полость; 5 - кутикула.

У растений умеренного пояса количество устьиц колеблется в зависимости от вида растения и условий обитания от 100 до 700 на 1 мм² поверхности листа.

2) пробка (перидерма) – вторичная, более прочная покровная ткань, сменяющая эпидермис, развивающаяся на многолетних наземных органах растений. Перидерма возникает в результате деятельности пробкового камбия (феллогена), закладывающегося под эпидермисом. Ряды клеток в пробке плотно примыкают друг к другу, межклетников нет. Для обеспечения газообмена внутренних тканей в пробке формируются чечевички.

3) корка – третичная покровная ткань, формируется у большинства древесных пород через несколько лет. Образуется в результате многократного заложения новых слоев перидермы во все более глубоких слоях коры. Покрытые коркой стволы защищены от резких смен температуры, от повреждений животными и т.д.

VII. Выделительные ткани – накапливают или выделяют вещества, исключающиеся из метаболизма растения.

1) внутренние выделительные ткани – накапливают отбросы метаболизма внутри организма. Они состоят из отдельных разобщенных клеток – идиобластов. В них накапливаются кристаллы щавелевокислого кальция, эфирные масла, дубильные вещества и др. Живые клетки, накапливающие млечный сок, называются млечниками (накапливают смолы, каучук, эфирные масла, белковые соединения, алкалоиды).

2) наружные выделительные ткани:

а) волоски, выделяющие наружу эфирные масла, соли и др. вещества.

б) гидатоды – группы клеток, связанные с проводящими тканями листа и заканчивающиеся водяными устьицами, выделяют воду и растворенные в ней соли.

в) нектарники – расположены в цветках, выделяют наружу сахаристую жидкость (нектар), привлекающую насекомых.

г) пищеварительные железки хищных растений.

VIII. Механические (арматурные) ткани – выполняют опорную функцию.

Виды механических тканей:

1) колленхима – механическая ткань из живых клеток, обычно паренхимных или слегка вытянутых. Встречается в черешкax и пластинках листьев, в растущих частях стеблей.

2) склеренхима (волокна) – состоит из прозенхимных (вытянутых) клеток, которые называют волокнами. Оболочки в них равномерно утолщены, часто одревесневают. Содержимое клеток отмирает, и механическую функцию выполняют утолщенные оболочки клеток.

а) волокна, входящие в состав древесины, называют древесинными волокнами, или либриформом.

б) волокна, входящие в состав луба (флоэмы), называют лубяными волокнами.

3) склереиды (каменистые клетки) – это клетки с сильно утолщенными одревесневшими оболочками, не обладающие формой волокна (скорлупа орехов, косточки сочных костянок и т.д.). Бывают в мякоти плодов (груша), где представляют собой паренхимные клетки с сильно утолщеными одревесневшими стенками.

IX. Проводящие ткани – осуществляют функцию проведения воды и питательных веществ в тело растения.

Виды проводящих тканей:

1) ксилема (древесина) – осуществляет восходящий ток: передвижение воды и растворенных в ней минеральных веществ из корня ко всем органам растений. Ксилема – сложная ткань, состоящая из собственно проводящих элементов (сосудов или трахеид), а также из клеток, выполняющих механическую и запасающую функции.

а) трахеиды – мертвые, вытянутые, иногда заостренные на концах клетки с ненарушенными стенками. Через поры в этих стенках путем фильтрации происходит проникновение воды из одной трахеиды в другую. Трахеиды характерны для древесины папоротниковидных и голосеменных, где они выполняют и проводящую и механическую функции.

б) сосуды – образуют проводящую систему у цветковых растений. Сосуд состоит из ряда члеников, в поперечных стенках которых образуются отверстия, через которые осуществляется вертикальный ток растворов. Оболочки сосудов утолщены и пропитаны лигнином (механическая прочность). Через поры в стенках сосудов растворы могут поступать и в горизонтальном направлении в соседние сосуды и клетки паренхимы. Механические элементы древесины – либриформ – выполняют вспомогательную (опорную) функцию.

2) флоэма – осуществляет нисходящий ток растворенных органических веществ, поступающих от листьев. В состав флоэмы входят ситовидные трубки, по которым происходит передвижение ассимилянтов, клетки-спутницы, механические клетки (лубяные волокна), паренхимные клетки.

а) ситовидные трубки – цепочки живых клеток. Смежные клетки ситовидной трубки пронизаны отверстиями (перфорациями), через которые протопласты соседних клеток сообщаются цитоплазматическими тяжами.

б) сопровождающие клетки, или клетки-спутницы – расположены около ситовидных трубок. Они имеют ядра и цитоплазму с многочисленными митохондриями. Ядра клеток-спутниц координируют функции цитоплазмы клеток ситовидных трубок.

Проводящие ткани вместе с волокнами механической ткани организованы в особые структуры – проводящие, или сосудисто-волокнистые пучки. Эти пучки пронизывают все органы растения, объединяясь в единую проводящую систему.

Виды проводящих пучков:

1) концентрические пучки – проводящая ткань одного рода окружает проводящую ткань другого рода: флоэма ксилему или ксилема флоэму.

2) коллатеральные пучки – ксилема и флоэма расположены бок о бок. В таких пучках область ксилемы чаще обращена к оси органа, а область флоэмы – к периферии. Такие пучки характерны для стеблей и листьев большинства современных растений.

3) биколлатеральны пучки – к ксилеме примыкают два тяжа флоэмы: один – ближе к оси органа, другой – ближе к наружной стороне.

4) радиальные пучки – характерны для корней растений. В них ксилема расположена по радиусам органа, между ними находятся тяжи флоэмы.

Закрытыми называют такие сосудисто-волокнистые пучки, в которых нет камбиальных клеток, и они не способны ко вторичному утолщению за счет образования новых клеток.

Открытые сосудисто-волокнистые пучки имеют в своем составе помимо проводящих и механических элементов еще и камбиальную ткань.

Общие сведения

Орган – это часть растения, имеющая определенную внешнюю (морфологическую) и внутреннюю (анатомическую) структуру в соответствии с выполняемой ею функцией. Различают:

1) вегетативные органы – корень и побег (стебель с листьями); обеспечивают процессы питания, дыхания, проведения воды и растворенных в ней веществ, а также вегетативного размножения

2) репродуктивные органы – спороносные колоски, стробилы или шишки, цветок, плод, семя; выполняют функции, связанные с половым и бесполым размножением растений, и обеспечивают существование вида в целом, его воспроизводство и расселение

У водорослей, грибов и лишайников тело не дифференцировано на органы, а представлено талломом, или слоевищем.

Корень

Функции корня.

Корень - один из основных органов растения, выполняющий функции:

1) поглощения из почвы воды с растворенными в ней элементами минерального питания;

2) корень закрепляет и удерживает растение в почве;

3) метаболическое значение (в результате первичного синтеза в них образуются аминокислоты, ферменты, гормоны и др.);

4) откладываются запасные питательные вещества.

Корень – осевой орган, имеющий радиально-симметричное анатомическое строение. Корень неопределенно долго нарастает в длину благодаря деятельности верхушечной меристемы, клетки которой прикрыты корневым чехликом. Растущая часть корня не превышает 1 см.

Зоны корня:

1) корневой чехлик (около 1 мм) – состоит из рыхлых тонкостенных клеток, которые постоянно заменяются новыми. Функции:

а) защита точки роста;

б) обеспечение корню положительного геотропизма (особенно сильно выражен у главного корня).

2) зона деления (около 1 мм) – клетки меристемы. Меристема в процессе митотических делений образует массу клеток, обеспечивая рост корня и пополняя клетки корневого чехлика.

3) зона растяжения (неск. мм) – происходит увеличение длины корня в результате роста клеток и приобретения ими нормальной формы и размера.

4) зона всасывания, или поглощения (неск. см) – клетки первичной покровной ткани корня – эпиблемы – образуют многочисленные корневые волоски, которые всасывают почвенный раствор минеральных веществ. Корневые волоски по мере роста корня погибают и, таким образом, всасывание питательных веществ происходит из нового объема почвы.

5) зона проведения – основная часть корня, имеет типичное для него строение.

Первичnое строеnие корпя

Первичное строение корня.

Возникает в результате дифференциации меристемы апекса. В первичной структуре корня вблизи его кончика различают три слоя: наружный – эпиблему , средний – первичную кору , центральный осевой цилиндр – стелу.

В апикальной меристеме наблюдается четкое разделение на два отдела:

1) наружный отдел – п ериблема . Клетки периблемы превращаются в первичную кору корня, состоящую из паренхимных клеток основной ткани. Первичная кора делится на 3 слоя: эндодерму, мезодерму и экзодерму.

2) внутренний отдел – плерома. Плерома дает начало стеле, при этом одни клетки превращаются в сосуды и трахеиды, другие – в ситовидные трубки, третьи – в клетки сердцевины и т.д. В стеле характерно чередование участков ксилемы и флоэмы: ксилема образует звезду, а между ее лучами располагается флоэма.

Из наружного слоя клеток – дерматогена – на поверхности корня обособляется первичная покровная ткань – эпиблема, или ризодерма – однослойная ткань, достигающая полного развития в зоне поглощения. Клетки ризодермы формируют мельчайшие корневые волоски.

Первичное строение корня характерно для молодых корней у всех групп высших растений. У плаунов, хвощей, папоротников и представителей класса Однодольных отдела Цветковых первичная структура корня сохраняется в течение всей его жизни.

Вторичное строение корня.

В корнях голосеменных и двудольных покрытосеменных растений в результате деятельности вторичных боковых меристем – камбия и феллогена (пробкового камбия) формируется вторичная структура корня. Камбий откладывает внутрь элементы вторичной ксилемы (древесины), наружу – элементы вторичной флоэмы (луб). Этот процесс может продолжаться долго, и корни достгигают значительной толщины. В многолетнем корне, в его центральной части, остается отчетливо выраженная лучевая первичная ксилема.

Пробковый камбий (феллоген) откладывает наружу слои клеток вторичной покровной ткани пробки. Первичная кора (эндодерма, мезодерма и экзодерма), изолированная пробковым слоем от внутренних живых тканей, отмирает.

Корневые системы.

Корневая система – совокупность всех корней растения. В ее сложении участвуют главный корень (корень, развивающийся из зародышевого корешка), боковые (результат ветвления главного корня) и придаточные корни (результат ветвления различных вегетативных органов растения).

Корневая система бывает:

1) Стержневая корневая система – главный корень развивается в длину и толщину, и он хорошо выделяется среди других корней. (большинство двудольных растений).

2) Мочковатая корневая система – главный корень рано отмирает или развивается слабо и корневая система образуется из придаточных корней, возникающих у основания стебля (однодольные растения и двудольные, размножающиеся вегетативно).

Выделения корней создают в почве вокруг него зону, изобилующую бактериями, грибами и другими микроорганизмами, которую называют ризосферой.

Побег

Строение побега.

Побег – ось (стебель) с расположенными на ней листьями и почками – зачатками новых побегов, возникающими в определенном порядке на оси. Эти зачатки новых побегов обеспечивают нарастание побега и его ветвление, т.е. образование системы побегов.

Побег расчленен на междоузлия (участок между двумя узлами) и узлы (место отхождения листа от побега). Побеги:

а) удлиненные – имеют длинные междоузлия;

б) укороченные – имеют короткие междоузлия.

Угол между стеблем и листом в месте его отхождения называется листовой пазухой.

Первый побег развивается из зародышевого побега, имеющего верхушечную почку, из которой формируются все последующиe части первого, или главного, стебля.

Из почек, расположенных в пазухах листьев развиваются боковые побеги, на каждом из которых имеются верхушечная и пазушные почки.

Строение почки:

Почка снаружи покрыта плотными кожистыми чешуйками, под которыми в центре почки находятся зачаточный стебель и маленькие зачаточные листья. В пазухах этих листьев расположены зачаточные почки, каждая из которых представляет собой побег. Внутри почки находится ростовой центр, который обеспечивает формирование всех органов и первичных тканей побега.

Виды почек:

1) вегетативные – вырастает стебель с листьями и почками;

2) генеративные (цветочные) – развивается соцветие или одиночный цветок.

Ветвлеuие побега.

Главный стебель (разв. из зародышевого побега) называют осью первого порядка, ветви, развивающиеся из его пазушных почек – оси второго порядка и т.д.

Типы ветвления:

1) верхушечное ветвление – характеризуется разделением конуса нарастания на две части, каждая из которых дает побег. Такое ветвление называется вильчатым, или дихотомическим (моховидные и плауновидные растения).

2) боковое ветвление – побеги развиваются из пазушных почек:

а) моноподиальное ветвление – конус нарастания главного побега функционирует многие годы, надстраивая стебель и увеличивая длину оси первого порядка. Из пазушных почек образуются оси второго порядка (голосеменные – ель, сосна, лиственница, древесные покрытосеменные – дуб, бук, клен, черемуха, многие травянистые розеточные растения – подорожник, одуванчик, клевер).

б) симподиальное ветвление – обусловлено отмиранием верхней части побега и развитием вегетативного побега из верхней пазушной почки, который обычно продолжает главную ось (тополь, береза, ива, багульник, брусника, злаки, осоки и др.). Такие побеги называют побегами замещения.

3) ложновильчатое ветвление напоминает дихотомическое, но представляет собой симподиальное при супротивном листорасположении (сирень, дёрен, конский каштан и др.).

Классификация побегов.

По направлению роста побега различают: прямостоячие, наклоненные, поникающие, свешивающиеся, восходящие, лежачие (стелющиеся), ползучие, вьющиеся, лазающие.

По строению и продолжительности жизни побегов растения делятся на травянистые и деревянистые.

1) Т равянистые растения по продолжительности жизни могут быть:

а) однолетние – живут менее года.

б) двулетние – в первый год жизни образуют вегетативные органы и накапливают в корнях запасные питательные вещества; на второй год они цветут и после плодоношения отмирают (морковь, редька, свекла и др.).

в) многолетние – живут более двух лет, у них ежегодно из почек возобновления развиваются надземные побеги. Эти почки в большинстве случаев находятся под землей на видоизмененных побегах – корневищах, клубнях, луковицах.

2) Деревянистые растения – характеризуются наличием не отмирающих на зиму многолетних надземных, сильно одревесневших побегов. Они представлены деревьями и кустарниками.

а) деревья – хорошо развиты главный стебель – ствол, достигающий обычно большой высоты, и крона , состоящая обычно из многочисленных более мелких боковых ветвей.

б) кустарники – главный ствол недолговечен или слабо развит. Из пазушных и придаточных почек, находящихся в его основании, развиваются побеги, которые достигают значительного развития (крушина, лещина, жимолость и др.).

в) кустарнички – стебли многолетние, но у них слабо выражены вторичное утолщение и рост в высоту (брусника, голубика, багульник, клюква и др.).

г) полукустарнички – основания побегов одревесневают и сохраняются несколько лет. Верхние части побегов к зиме отмирают. Из пазушных почек, расположенных на зимующих участках побегов, весной следующего года отрастают новые побеги (некоторые виды полыни, сабельник).

Метаморфозы побега.

1) Видоизменения подземных побегов:

Подземные побеги образуются в почве, и характер их видоизменений связан с накоплением запасных питательных веществ, чтобы пережить неблагоприятные для вегетации сезоны – зиму, засуху и др.

а) Клубни – утолщения подземного побега. Образуются в пазухах развивающихся подземных бесцветных чешуевидных листьев, называемых столонами (например, картофель). Верхушечные почки столонов утолщаются, при этом их ось разрастается и превращается в клубень, а от чешуевидных листьев остаются только бровки. В пазухе каждой бровки сидят группы почек – глазки. Столоны легко разрушаются, а клубни служат органами вегетативного размножения.

б) Луковица – подземный, сильно укороченный побег. Стебель в луковице занимает незначительную часть и называется донцем. К донцу прикреплены низовые сочные листья, называемые чешуями. Наружные чешуи луковицы часто сухие, кожистые, выполняющие защитную функцию. Из нижней части донца луковицы развиваются придаточные корни. Луковицы характерны для растений из семейства Лилейных (лилии, тюльпаны, луки и др.), амариллисовых (амариллисы, нарциссы и др.).

в) Корневище – подземный побег, внешне напоминающий корень или части корневой системы. По направлению роста он может быть горизонтальным, косым или вертикальным. Функции:

· отложение запасных веществ,

· возобновление,

· вегетативное размножение у многолетних растений, не имеющих во взрослом состоянии главного корня.

Не имеет зеленых листьев, однако хотя бы в молодой части имеет хорошо выраженные узлы и междоузлия. На корневище образуются придаточные корни, из почек вырастают боковые ответвления – надземные побеги. Корневища, как и надземные побеги, обладают симподиальным или моноподиальным ветвлением. Образование корневища свойственно многолетним травянистым растениям, но иногда бывает у кустарников (бересклет) и некоторых кустарничков (брусника, черника).

2) Надземные видоизменения побега:

а) Надземные столоны:

· плети – молодые побеги начинают расти горизонтально по поверхности почвы, через некоторое время верхушечная почка плети загибается вверх и дает розетку. При этом плети разрушаются, а дочерние особи существуют самостоятельно, функция этих плетей заключается в захвате площади и расселении новых особей (вегетативное размножение). Плети несут зеленые листья и участвуют в фотосинтезе. Они встречаются у многих растений (костяника, зеленчук, живучка и др.).

· усы – надземные столоны, не имеющие зеленых листьев, стебли у них тонкие с длинными междоузлиями. Обычно после укоренения их верхушечной почки они разрушаются (земляника, частично костяника)

б) К олючки (связаны с приспособлением растений к недостатку влаги):

· листового происхождения (кактус, барбарис);

· стеблевого происхождения (дикая яблоня, дикая груша, барбарис и др.).

Лист

Морфология листа.

Лист – это боковой орган побега, выполняющий функцию фотосинтеза, газообмена и транспирации. Дополнительные функции:

· отложение запасных питательных веществ;

· орган вегетативного размножения.

Листья у цветковых растений образуются из меристемы конуса нарастания побега и имеет дорзовентральное строение – определяется тем, что лист имеет верхнюю и нижнюю стороны, резко различающиеся по анатомическому строению, по характеру жилок, по опушению и т.д. Листья имеют ограниченный рост, поскольку быстро теряют способность к верхушечному нарастанию.

Листья располагаются на стебле в определенном порядке. Различают три типа размещения листьев:

1) очередное (спиральное) листорасположение – это расположение листьев по спирали, при этом от каждого узла стебля отходит один лист (тополь, береза, дуб).

2) супротивное листорасположение – листья сидят на каждом узле попарно, один против другого (клен, сирень).

3) мутовчатое листорасположение – на одном узле размещается три листа и более (элодея, ветреница).

Обычно листья размещаются на растении так, чтобы обеспечить наименьшую взаимную затеняемость. Это явление получило название листовой мозаики.

Типичный лист состоит из листовой пластинки, черешка, основания и прилистников. Если основание листа расширяется, охватывая стебель, образуется листовое влагалище, в образовании которого может участвовать и черешок. Лист, соединенный со стеблем черешком, называют черешковым, а соединенный с ним основанием листовой пластинки – сидячим. У основания листа у некоторых растений (Мотыльковые, Розоцветные) возникают парные боковые выросты – прилистники, защищающие лист на ранних стадиях его развития.

Анатомия листа.

В связи с основными функциями листа в нем хорошо развиты две ткани: ассимиляционна я , в которой протекает процесс фотосинтеза, и покровная , регулирующая испарение воды и газообмен. Также в листе развиты проводящие ткани (функции подведения почвенных растворов и оттока продуктов ассимиляции) и механические ткани (придают листу прочность).

Обычно лист с верхней и нижней стороны покрыт однослойным эпидермисом. Под верхним эпидермисом расположен столбчатый (палисадный) мезофилл, состоящий из клеток, лежащих очень плотно; в них содержится много хлоропластов, здесь, в основном, происходит фотосинтез. Под столбчатым мезофиллом расположен губчатый мезофилл, между клетками которого образуется система крупных межклетников, заполненных воздухом. Хлоропластов меньше, чем в столбчатом мезофилле. За губчатым мезофиллом, идет нижний эпидермис с устьицами. От того, насколько широко открыты устьица, зависит газообмен и транспирация (испарение воды) растения.

В состав проводящего пучка в листе входят ксилема, флоэма и склеренхима. Пучки закрытые, коллатерального типа, причем ксилема в пучке обращена к верхней стороне листа, а флоэма - к нижней.

Стебель

Стебель – ось побега, состоящая из узлов и междоузлий. Рост стебля происходит за счет верхушечной и вставочной меристемы.

По направлению и способу роста стебли часто бывают:

· прямостоячие

· приподнимающиеся

· ползучие

· лежачие

· стелющиеся.

Основные функции стебля – проведение воды и питательных веществ. Дополнительными функциями могут быть фотосинтез (в молодых стеблях), и отложение запасных питательных веществ (в многолетних стеблях).

Анатомия стебля.

Для стебля характерно развитие механической, п роводящей и покровной тканей. Кроме того, для стебля характерна сложная система меристем – верхушечные , боковые и вставочные, определяющие нарастание его в течение длительного времени и возникновение новых органов. Рост стебля происходит за счет деятельности верхушечной меристемы конуса нарастания побега.

Для травянистых стеблей однодольных растений характерно только первичное строение стебля, выражающееся следующим:

а) диффузное распределение проводящих пучков, проводящие пучки закрытые, коллатеральные, реже концентрические;

б) из механических тканей наиболее развита склеренхима, колленхима встречается у немногих растений.

в) вторичного утолщения у травянистых однодольных нет.

Для стеблей двудольных и голосеменных растений характерно вторичное строение стебля:

а) проводящие ткани расположены кольцом вокруг сердцевины; проводящие пучки коллатеральные или биколлатеральные, открытые;

б) наличие камбия обусловливает вторичное утолщение стеблей;

в) пучки разделены сердцевинными лучами, состоящими из паренхимы и соединяющими сердцевину с первичной корой;

г) механические ткани расположены по периферии, при этом в состав первичной коры входит колленхима.

Размножение растений

Способы размножения.

Бесполое ра змножение.

Осуществляется без участия половых клеток. При бесполом размножении спорами в особых органах растения, получивших название спорангий или зооспорангий, в результате редукционного деления (мейоза) возникают одноклеточные образования – споры или зооспоры.

а) зооспоры отличаются от спор подвижностью (они имеет жгутики), и свойственны водорослям и некоторым грибам, размножающимся в воде.

б) спорами размножается большинство низших растений (водоросли, грибы), а из высших – моховидные, плауновидные, хвощевидные и папоротниковидные, которые и называются высшими споровыми растениями, в отличие от семенных (голосеменных и покрытосеменных), размножающихся семенами.

Вегетативное размножение.

Размножение, которое проявляется в способности растения восстанавливать весь организм из какой-либо его части, например из отрезка побега, корня, из листа – это вегетативное размножение. В сельском хозяйстве широко используется способность растений размножаться с помощью луковиц, клубней, корневищ, отводков и др.

Половое размножение.

Заключается в том, что каждый вид растения образует на определенном этапе развития половые клетки – мужские и женские гаметы, в результате слияния которых образуется зигота , дающая при своем прорастании начало новому организму.

У растений бывают различные типы гамет, что определяет и различные типы полового процесса:

а) хологамия – у некоторых одноклеточных водорослей, лишенных твердой оболочки, могут сливаться не специализированные гаметы, а целые одноклеточные организмы, выступающие как гаметы.

У большинства растений гаметы формируются в особых органах – гаметангиях.

б) и зогамия – слияние двух морфологически сходных между собой подвижных гамет (изогамет).

в) гетерогамия – слияние различных по размерам гамет, одна из которых, женская гамета, обыкновенно крупнее и менее подвижна, чем другая, мужская (некоторые водоросли и грибы).

г) оогамия – женские гаметы ( яйцеклетки ) довольно большие и неподвижные, мужские ( сперматозоиды ) – мелкие и подвижные (многие низшие и все высшие растения). Гаметангий у низших растений, в котором образуется яйцеклетка, одноклеточный и называется оогонием, а у высших растений – архегонием. Гаметангий у низших и высших растений, в которых образуются сперматозоиды, называется антеридием. У большинства семенных растений мужские гаметы в процессе эволюции утратили жгутики и получили специальное название – спермии, которые могут двигаться только пассивно.

У большинства видов растений существуют все три способа размножения (вегетативное, бесполое и половое), причем у высших и многих низших растений бесполое и половое размножение идут друг за другом с правильной последовательностью, т.е. происходит чередование поколений, при котором на одном поколении – бесполом спорофите – образуются споры, а на другом – половом гаметофите – гаметы.

Споры образуются в результате мейоза и всегда гаплоидны. Из таких спор вырастают гаплоидные растения – гаметофит. При образовании гамет в гаметангиях гаметофита редукции не происходит, следовательно, гаметы также гаплоидны. При половом процессе происходит слияние двух разнополых гамет и формируется диплоидная зигота (2n), из которой вырастает бесполое поколение (спорофит), развитие которого заканчивается образованием спор.

Систематика и

Царство Дробянки.

I. Отдел Бактерии.

Бактерий насчитывается около 3 тысяч видов. Это прокариотические организмы, преимущественно одноклеточные, иногда нитчатые. Обычно они не окрашены и не имеют оформленного клеточного ядра.

Размеры бактерий от 0, 1-0, 5 до нескольких десятков микрометров.

В бактериальной клетке нет покрытых мембранами органелл. Аналогом ядра в бактериальной клетке служит – нуклеоид – ядерное вещество (ДНК) локализовано в центральной части клетки в одном или нескольких местах. Оно не организовано в хромосомы и не окружено мембраной.

В зависимости от формы клетки бактерии носят разные названия:

1) шаровидные – кокки,

2) палочковидные прямые – бациллы,

3) имеющие форму запятой – вибрионы,

4) спирально изогнутые палочки – спириллы;

5) Кокки, располагающиеся попарно – диплококки,

6) Кокки, располагающиеся цепочкой – стрептококки,

7) Кокки, собранные в гроздья – стафилококки.

Клетки бактерий имеют плотную оболочку – клеточную стенку. Поверх клеточной стенки многих бактерий образуются защитные слизистые капсулы.

Цитоплазма имеет небольшие вакуоли и гранулы, представляющие собой запасные продукты: жир, гликоген, волютин, крахмал и др.

Многие бактерии имеют жгутики, с помощью которых они способны к активному движению.

Размножаются бактерии простым делением. У некоторых бактерий известны эндогенные споры, образующиеся внутри клеток, и микроцисты, образующиеся из целой клетки. Споры обеспечивают возможность переносить неблагоприятные условия.

У некоторых бактерий известен половой процесс – копуляция. Он состоит в прямом контакте двух клеток, когда генетический материал (ДНК) одной клетки, выполняющей мужские функции, передается по специальному выросту (копуляционному каналу) в другую – женскую клетку.

По характеру питания бактерии бывают автотрофными и гетеротрофными.

1) Автотрофные бактерии синтезируют органические вещества путем фотосинтеза (зеленые и пурпурные бактерии) и хемосинтеза (например, нитрифицирующие бактерии, железобактерии).

2) Гетеротрофные сапротрофы – подавляющее большинство бактерий. Это типичные редуценты, разрушающие и минерализующие мертвый органический материал и тем самым принимающие непосредственное участие в круговороте биогенных элементов (углерода, железа, серы, азота, фосфора и др.). Многие гетеротрофные бактерии вызывают различные виды брожения (молочнокислое, маслянокислое, уксуснокислое и др.), что используется в хозяйственной деятельности.

По характеру дыхания бактерии делятся на две группы:

1) аэробные – в реакциях окисления используют кислород;

2) анаэробные – живут в бескислородной среде.

Бактерии распространены повсеместно. Общая масса бактериальных клеток на Земле превышает массу всех других живых организмов.

Бактерии вызывают целый ряд заболеваний человека и животных (чума, холера, сибирская язва, ботулизм и др.). Некоторые виды бактерий служат причиной болезней растений.

При классификации бактерий выделяют несколько классов:

1) Настоящие бактерии (Эубактерии);

2) Миксобактерии;

3) Спирохеты;

4) Актинобактерии (Лучистые грибы).

II. отдел цианобактерии (цианеи)

Цианей насчитывается около 2 тысяч видов. Это древнейшие фотосинтезирующие организмы, следы существования которых найдены в докембрийских отложениях, возраст их около 3 млрд. лет.

Среди сине-зелёных водорослей (цианей) есть одноклеточные формы, но большинство видов являются колониальными и нитчатыми организмами. Отличаются от водорослей тем, что в их клетках нет оформленного ядра. У них отсутствуют митохондрии, вакуоли с клеточным соком, нет оформленных пластид, а фотосинтезирующие пигменты находятся в фотосинтетических пластинах – ламеллах. Пигменты: хлорофилл а, каротины, ксантофиллы, синий фикоцианин и красный фuкоэритрин, встречающиеся только у красных водорослей. Окраска этих организмов чаще всего сине-зеленая.

Вокруг клеток колониальных и нитчатых водорослей образуются слизистые капсулы, которые выполняют защитную функцию.

Многие нитчатые синезелёные водоросли имеют своеобразные клетки – гетероцисты, способные фиксировать атмосферный азот. Некоторые виды синезеленых водорослей являются компонентами лишайников. Они могут находиться в качестве симбионтов в тканях и органах высших растений.

Массовое развитие цианобактерий в водоемах вызывает «цветение воды».

Размножение очень примитивно. Одноклеточные и многие колониальные формы размножаются только делением клеток пополам. Большинство нитчатых форм размножаются гормогониями (это короткие участки, отделившиеся от материнской нити, вырастающие во взрослые особи). Размножение может осуществляться и с помощью спор – разросшихся толстостенных клеток, способных переживать неблагоприятные условия и затем прорастать в новые нити.

Царство растения.

Низшие растения. Водоросли

Водоросли – автотрофные организмы, в их клетках присутствуют различные модификации хлорофилла и другие пигменты, обеспечивающие фотосинтез.

Водоросли обитают в пресной и морской воде, а также на суше, на поверхности и в толще почвы, на коре деревьев, камнях и других субстратах.

К Водорослям относятся несколько отделов: 1) Зеленые, 2) Красные, 3) Пирофитовые, 4) Золотистые, 5) Диатомовые, 6) Желтозелёные, 7) Бурые и т.д.

I. Отдел Зеленые водоросли.

Зеленые водоросли – самый крупный отдел Водорослей, насчитывающий от 13 до 20 тысяч видов. Для этих водорослей характерна чисто зеленная окраска, так как среди пигментов преобладает хлорофилл. В хлоропластах (хроматофорах) присутствуют две модификации хлорофилла а и b, как и у высших растений, а также другие пигменты – каротины и ксантофиллы.

Жесткие клеточные стенки зеленых водорослей образованы целлюлозой и пектиновыми веществами. Запасные вещества крахмал, реже масла.

Морфологически Зеленые водоросли могут быть одноклеточными, колониальными, многоклеточными. В этой группе представлено все разнообразие дифференциации тела, известной для водорослей: монадная, коккоидная, нитчатая, пластинчатая, неклеточная (сифональная). Размеры – от микроскопических одиночных клеток до крупных многоклеточных форм длиной в десятки см. Размножение вегетативное, бесполое и половое. Встречаются все основные типы смены форм развития.

Зеленые водоросли обитают чаще в водоемах, однако встречается немало вневодных наземных и почвенных видов.

Систематический обзор:

1) Класс Вольвоксовые – наиболее примитивные представители зеленых водорослей. Обычно это одноклеточные организмы со жгутиками, иногда объединенные в колонии. Подвижны в течение всей жизни. Распространены в неглубоких пресных водоемах, болотах, в почве. Из одноклеточных широко представлены виды рода хламидомонада . Шаровидные клетки хламидомонад покрыты оболочкой, состоящей из гемицеллюлозы и пектиновых веществ. На переднем конце клетки расположены два жгутика. Всю внутреннюю часть клетки занимает чашевидный хлоропласт (хроматофор). В цитоплазме, заполняющей чашевидный хлоропласт, расположено ядро. У основания жгутиков имеются две пульсирующие вакуоли.

Размножение:

1) Бесполое размножение происходит при помощи двужгутиковых зооспор.

2) При половом размножении в клетках хламидомонад формируются (после мейоза) двужгутиковые гаметы. Для хламидомонад характерна изо-, гетеро- и оогамия.

3) При наступлении неблагоприятных условий (пересыхание водоема) клетки хламидомонад теряют жгутики, покрываются слизистым чехлом и размножаются делением.

Клетки колониальных форм (пандорина, вольвокс) построены по типу хламидомонад.

2) Класс Улотриксовые – объединяет нитчатые и пластинчатые формы, обитающие в пресных и морских водоемах. Улотрuкс представляет собой нить до 10 см длиной, прикрепляющуюся к подводным предметам. Клетки нити одинаковые, цилиндрические с пластинчатыми постенными хлоропластами (хроматофорами). Бесполое размножение осуществляется зооспорами (подвижные клетки с четырьмя жгутиками). Половой процесс изогамный. Гаметы подвижны благодаря наличию у каждой гаметы двух жгутиков.

3) Класс Конъюгаты (сцеплянки) – объединяет одноклеточные и нитчатые формы со своеобразным типом полового процесса – конъюгацией. Хлоропласты (хроматофоры) в клетках этих водорослей пластинчатого типа. В прудах и в водоемах с медленным течением конъюгаты образуют основную массу зеленой тины ( спирогира, зuгнема и др.).

При конъюгации от супротивных клеток двух расположенных рядом нитей вырастают отростки, которые образуют канал. Содержимое двух клеток сливается, и образуется зигота, покрывающаяся толстой оболочкой. После периода покоя зигота прорастает, давая начало новым нитчатым организмам.

II. Отдел Красные водоросли (Багрянки).

Красные водоросли – многочисленная (около 3800 видов) группа в основном морских обитателей. Их размеры варьируются от микроскопических до 1-2 м. Внешне красные водоросли очень разнообразны: есть нитевидные, пластинчатые, кораллоподобные формы.

Красные водоросли имеют своеобразный набор пигментов: кроме хлорофилла а и b имеется хлорофилл d, известный только для этой группы растений, есть каротины, ксантофиллы, а также фикоцианин и фикоэритрин.

Размножение:

1) Вегетативное размножение участками таллома характерно лишь для наиболее низко организованных багрянок (одноклеточные и колониальные формы).

2) Для бесполого размножения служат различного рода споры.

3) Половой процесс оогамный. На гаплоидном гаметофите образуются мужские и женские гаметы, лишенные жгутиков. При оплодотворении женские гаметы остаются на растении; мужские гаметы выбрасываются наружу и пассивно переносятся токами воды. Диплоидные спорофиты имеют такой же внешний вид, как и гаметофиты (гаплоидные растения). Это изоморфная смена поколений. На спорофитах формируются органы бесполого размножения.

Многие красные водоросли широко используются человеком, они съедобны и полезны. В пищевой и медицинской промышленности широко используется получаемый из разных видов багрянок (около 30) полисахарид агар.

III. Отдел Диатомовые водоросли.

Диатомовые водоросли (диатомеи) насчитывают около 10 тысяч видов. Это микроскопические организмы, обитающие в основном в водоемах. Клетки диатомеи покрыты панцирем из кремнезема. В клетке находятся вакуоли с клеточным соком. В центре расположено ядро. Хроматофоры крупные. Окраска их имеет различные оттенки желто-бурого цвета, так как среди пигментов преобладают каротины и ксантофиллы.

Размножаются диатомеи обычно делением клетки на две половины.

Наряду с другими водорослями диатомеи могут вызывать «цветение» снега.

Панцири диатомей, осаждаясь на дно в течение миллионов лет, формируют осадочную породу – диатомит. Он широко используется как строительный материал, в качестве фильтров в пищевой, химической, медицинской промышленности.

IV. Отдел Бурые водоросли.

Бурые водоросли – высокоорганизованные многоклеточные организмы, обитающие в морях. Их около 1500 видов. Самые крупные из бурых водорослей достигают нескольких десятков метров (до 60 м) длины.

Общий признак всех водорослей, принадлежащих к этой группе – желтовато-бурая окраска. Она обусловлена пигментами каротином и ксантофиллами (фукоксантин и др.), которые маскируют зеленый цвет хлорофиллов а и с. Клеточная оболочка целлюлозная с наружным пектиновым слоем, способным к сильному ослизнению.

У бурых водорослей встречаются все формы размножения:

1) Вегетативное размножение происходит отделившимися частями слоевища.

2) Бесполое размножение осуществляется при помощи зооспор (подвижных благодаря жгутикам спор).

3) Половой процесс у бурых водорослей представлен изогамией (реже – оогамия).

У многих бурых водорослей гаметофит и спорофит различаются по форме, размерам и строению, т.е. наблюдается чередование поколений в цикле развития.

Бурые водоросли встречаются во всех морях земного шара; широко используются человеком. Из них получают альгинаты (соли альгиновой кислоты), применяемые в пищевой промышленности. Они используются при изготовлении пластмасс, смазочных материалов и т.д. Некоторые бурые водоросли (ламинарии, аларии и др.) используются в пище.

Высшие споровые растения

I. Отдел Моховидные

Моховидные – вечнозеленые, автотрофные, в основном многолетние растения. Они насчитывают около 25 000 видов и известны с карбона. Эта группа высших растений происходит, по-видимому, от древних зеленых водорослей.

1) Тело моховидных представляет собой либо слоевище (таллом), прижатое к субстрату, либо стебелек с листьями.

2) Корней нет, есть только ризоиды.

3) Небольшие растения, размеры их колеблются от 1 мм до нескольких десятков сантиметров.

4) Имеют сравнительно простую внутреннюю организацию. В их теле имеется ассимиляционная ткань, но слабо выражены проводящие, механические, запасающие и покровные ткани.

5) Вегетативное тело представлено гаметофитом, который доминирует в их жизненном цикле, спорофит же занимает подчиненное положение, развиваясь на гаметофите.

6) На гаметофите моховидных развиваются половые органы – мужские ( антеридии ) и женские ( архегонии ). В антеридиях образуются двужгутиковые сперматозоиды. В каждом из архегониев образуется одна яйцеклетка. В сырую погоду (во время дождя) сперматозоиды, продвигаясь в воде, проникают к яйцеклетке, находящейся внутри археrония. Один из них сливается с ней, производя оплодотворение. Из оплодотворенной яйцеклетки (зиготы) вырастает спорофит, т.е. бесполое поколение, представленное коробочкой, сидящей на ножке. В коробочке образуются споры. При прорастании споры возникает протонема – тонкая разветвленная нить (реже пластинка). На протонеме образуются многочисленные почки, дающие начало гаметофитам – облиственным побегам или талломам в виде пластинки.

7) Гаметофиты моховидных способны к вегетативному размножению, и цикл развития их длительное время может происходить без образования спорофита.

Моховидные объединяют 3 класса: Антоцеротовые, Печеночники и Листостебельные мхи.

1. Класс Печёночники – свыше 6 тысяч видов. Печёночники широко распространены. В отличие от других моховидных, у большинства печёночников протонема слабо развита и недолговечна. Гаметофит имеет слоевищную форму или форму листостебельного растения.

Представитель – маршанция обыкновенная (распространена на болотах и в лесах на месте пожарищ). Тело маршанции представлено слоевищем в виде пластинки темно-зеленого цвета.

Маршанция – двудомное растение. На одних экземплярах образуются архегонии, на других – антеридии. Архегонии развиваются на особой подставке, верхушка которой напоминает многолучевую звездочку. Мужская подставка с антеридиями имеет вид плоского диска.

2. К ласс Листостебельные мхи – 3 подкласса: Сфагновые, Андреевые и Бриевые (зеленые) мхи.

а) Подкласс Сфагновые мхи представлен единственным родом сфаг нум. Сфагновые мхи широко распространены в умеренных и холодных областях Северного полушария, образуя сплошной покров на болотах и во влажных лесах.

Стебли сфагновых мхов прямостоячие, с пучковидно расположенными облиственными ветвями. На верхушке ветви укорочены и собраны в довольно плотную головку.

Листья однослойные, имеют клетки двух типов - хлорофиллоносные (с хлоропластами) и водоносные (гиалиновые). Благодаря множеству водоносных клеток сфагнум может быстро всасывать большое количество воды (почти в 40 раз более своего сухого веса), вызывая тем самым заболачивание территории и образование сфагнового торфа.

В верхней части стеблей образуются антеридии и архегонии. После оплодотворения яйцеклетки из архегония вырастает коробочка – спорофит, в котором развиваются споры.

б) Подкласс Б риевые, или Зеленые мхи – чаще всего многолетние растения высотой от 1 мм до 50 см. Окраска их обычно зеленая. Они имеют широкое распространение и образуют сплошной покров на болотах, в хвойных лесах, на лугах, в горах в тундрах.

Для зеленых мхов характерна хорошо развитая, часто нитчатая, ветвящаяся протонема. По строению вегетативных органов зеленые мхи очень разнообразны.

Представитель – мох кукушкин лён обыкновенный , широко распространенный во влажных хвойных лесах и по окраинам болот. Стебель прямостоячий, неразветвленный, достигает высоты 30-40 см. Он густо покрыт листьями линейно-ланцетной формы.

Кукушкин лён – растение двудомное. На верхушке стеблей одних растений образуются архегонии, на других – антеридии. После оплодотворения из зиготы развивается коробочка, сидящая на ножке. В коробочке созревают споры. Спора, попав на влажную почву, прорастает, давая начало нитчатой протонеме. На протонеме образуются почки, из которых вырастают стебли с листьями.

II. Отдел Плауновидные

Большинство плауновидных к настоящему времени вымерли. Сохранились лишь некоторые виды плаунов и селагинелл.

1) Все современные представители плауновидных – многолетние травянистые, обычно вечнозеленые растения. Некоторые из них по внешнему виду напоминают зеленые мхи.

2) Листья плауновидных сравнительно мелкие. Для плауновидных характерно также дихотомическое (вильчатое) ветвление. На верхушке стеблей образуются колоски (стробилы), в которых созревают споры.

3) Среди плауновидных встречаются равноспоровые и разноспоровые растения. У равноспоровых споры морфологически не различаются; при их прорастании образуются обоеполые гаметофиты; у разноспоровых мелкие споры дают начало мужским гаметофитам, несущим антеридии, а крупные – женским, несущим архегонии. После оплодотворения из образовавшейся зиготы вырастает новое поколение – листостебельный спорофит.

Отдел Плауновидные включает два класса: Плауновые и По лушниковые.

1. Класс Плауновые характеризуется равноспоровостью. Представитель – род Плаун , насчитывающий около 400 видов.

Пример: плаун булавовuдный. Этот вид имеет широкое распространение, встречается в хвойных (чаще сосновых) лесах на бедных почвах. Плаун - вечнозеленое многолетнее травянистое растение со стелющимся стеблем длиной до 1-3 м. На этом стебле образуются приподнимающиеся надземные побеги высотой до 20 см. Все побеги густо покрыты маленькими шиловидными листьями. Побеги заканчиваются спороносными колосками. В колосках находятся почковидной формы спорангии, в которых образуется большое количество одинаковых мелких спор ( равноспоровость ) желтого цвета.

Споры после созревания опадают на почву. При их прорастании образуется заросток (гаметофит). Заросток плауна многолетний, имеет вид маленького клубенька (2-5 мм в поперечнике) с ризоидами. Он бесцветный, лишен хлорофилла и самостоятельно питаться не может. Его развитие начинается только после проникновения в тело гриба.

На заростке образуются антеридии и архегонии. Оплодотворение происходит при наличии воды. Из оплодотворенной яйцеклетки развивается зародыш, вырастающий в многолетнее вечнозеленое растение – спорофит.

Таким образом, у плауновых наблюдается ясно выраженная смена поколений. В цикле развития преобладает спорофит.

III. Отдел Хвощевидные

1) Для Хвощевидных характерно расчленение тела на четко выраженные междоузлия и узлы с мутовчато расположенными листьями.

2) В настоящее время хвощевидные представлены на Земле одним классом Хвощёвые, включающим один порядок Хвощёвые и одно семейство Хвощёвые. В этом семействе только один род – Хвощ, включающий около 30 видов (произрастают на болотах, в лесах, на лугах, на пашнях и др.). Представитель – хвощ полевой.

3) Хвощевидные достигли наибольшего развития в каменноугольном периоде. Тогда многие из них были представлены крупными деревьями. Позже древовидные формы вымерли. Отмершие остатки их дали начало залежам каменного угля. Вымерли также и многие травянистые формы.

4) Современные хвощи – многолетние корневищные травы, имеющие стебель высотой до нескольких десятков сантиметров. В узлах стебля имеются мутовки ветвей. Мелкие чешуевидные листья срастаются в трубку, функцию фотосинтеза выполняют зеленые побеги. Некоторые побеги заканчиваются спороносным колоском (стробилом), состоящим из спорангиев, в которых созревают споры. Современные хвощи – растения равноспоровые.

5) Половое поколение (гаметофит) у современных хвощей представлено одно- или обоеполыми недолговечными, очень маленькими, зелеными заростками величиной в несколько миллиметров. На них образуются антеридии и архегонии. В антеридиях развиваются многожгутиковые сперматозоиды, а в архегониях – яйцеклетки. Оплодотворение происходит при наличии воды, из зиготы вырастает новое бесполое поколение – спорофит.

IV. Отдел Папоротниковидные

1) Древние растения. Значительная часть их вымерла. В наши дни известно более 12 тысяч видов папоротниковидных.

2) Представители этого отдела очень разнообразны по внешнему виду, жизненным формам, условиям обитания. Среди них много травянистых многолетних растений, есть и деревья (до 25 м высотой, а диаметр ствола достигает 50 см). Среди травянистых видов есть очень мелкие растения размером в несколько миллиметров.

3) В отличие от плауновидных и хвощевидных, для папоротниковидных характерна крупнолистность. «Листья» папоротников имеют стеблевое происхождение и называются вайи. Размеры ваий папоротников колеблются от нескольких миллиметров до 30 см. Вайи многих папоротников совмещают функции фотосинтеза и спороношения. Пластинки ваий довольно часто перистые, многократно рассечённые.

4) Большинство лесных папоротников умеренных областей имеют мясистые корневища, образующие каждый год новые розетки ваий, которые обычно у папоротников по массе и размерам преобладают над стеблем. От корневищ отходят придаточные корни.

5) Почти все папоротники, за исключением водных, растения равноспоровые. Спорангии их часто располагаются на нижней поверхности ваий и собраны в группы – сорусы спорангиев. Споры папоротников дают начало свободноживущим обоеполым сердцевидным заросткам (гаметофитам), несущим антеридии и архегонии. Для оплодотворения необходимо наличие воды, в которой могут передвигаться многожгутиковые сперматозоиды. Из оплодотворенной яйцеклетки развивается спорофит.

6) Отдел Папоротниковидные разделяют на 7 классов. Из них 4 класса представлены исключительно ископаемыми формами, которые по своему облику отличались от типичных папоротников.

Представители – папоротник щитовник мужской, папоротник-орляк, сальвиния плавающая и др.

Водные папоротники – разноспоровые растения. Мужские и женские гаметофиты развиваются из микро- и мегаспор, которые образуются в микро- и мегаспорангиях. Мужской гаметофит, развивающийся из микроспоры, сильно редуцирован. Женский гаметофит развивается внутри мегаспоры, он многоклеточный. После оплодотворения развивается многолетний спорофит. Процесс прорастания спор, оплодотворение и развитие спорофита происходят в воде.

ВЫСШИЕ СЕМЕННЫЕ РАСТЕНИЯ

Общая характеристика:

1) Дальнейшая эволюция высших растений пошла по пути обеспечения независимости полового размножения от наличия воды.

Эта возможность реализовалась у семенных растений. Продолжается общее направление эволюционного развития спорофитной линии – прогрессивное развитие спорофита и дальнейшая редукция гаметофита.

2) Среди высших растений только два отдела характеризуются наличием семени – голосеменные и покрытосеменные. Семя определило господство семенных растений в современном растительном покрове, поскольку внутри него уже находится зародыш спорофита и оно содержит значительный запас питательных веществ.

3) Семенные растения являются разноспоровыми. У них образуются микроспоры, дающие начало мужскому гаметофиту, и мегаспоры, дающие начало женскому гаметофиту. Мегаспоры семенных растений развиваются в особых образованиях – семязачатках (семяпочках), которые представляют собой видоизмененные мегаспорангии. Мегаспора остается постоянно заключенной в мегаспорангии. В мегаспорангии происходят развитие женского гаметофита, процесс оплодотворения и развития зародыша. Все это обеспечивает независимость оплодотворения от капельно-жидкой воды.

4) В процессе развития семязачаток превращается в семя. В семени содержится зародыш – молодой, зачаточный, очень маленький спорофит. У него есть корешок, почечка и зародышевые листья (семядоли). Достаточный запас питательных веществ в семени обеспечивает первые стадии развития зародыша. Таким образом, семена обеспечивают более надежное расселение растений, чем споры.

I. Отдел Голосеменные

Голосеменные – это вечнозеленые, реже листопадные деревья или кустарники, редко лианы. Листья голосеменных сильно варьируют: чешуевидные, игольчатые, перистые, дваждыперистые и др.

Для голосеменных характерны:

а) открытое расположение семяпочек (отсюда название отдела - Голосеменные);

б) размножение посредством семян;

в) дальнейшая редукция гаметофита;

г) наличие архегониев.

Голосеменные относятся к разноспоровым растениям. Микроспоры образуются в микроспорангиях, находящихся на микроспорофиллах, а мегаспоры – в мегаспорангиях, образующихся на мегаспорофиллах. Микро- и мегаспорофиллы, прикрепленные к оси, представляют собой укороченный спороносный побег – стробил, или шишку.

Отдел Голосеменные включает 6 классов: Семенные папоротники (вымерли), Беннеттитовые (вымерли), Саговниковые (120 видов), Гнетовые (70 видов), Гинкговые (1 вид), Хвойные (600 видов).

Класс Хвойные

включает два подкласса: Кордаитовые (вымершие) и Хвойные.

1) Хвойные – наиболее обширный и богатый представителями подкласс среди всех голосеменных. В настоящее время хвойные насчитывают около 610 видов. Они образуют леса на обширных пространствах Северной Евразии и Северной Америки, встречаются в умеренных областях Южного полушария.

2) Все хвойные – только деревья и кустарники. Листья их, как правило, многолетние, игловидные или чешуевидные, часто покрыты воскоподобным налетом (для предотвращения избыточного испарения влаги). Большинство хвойных – растения вечнозеленые, но встречаются и листопадные (лиственница).

3) Анатомическое строение стеблей хвойных довольно однообразно. Древесина на 90-95% состоит из трахеид, 5-10% занимают древесинные волокна и запасающая паренхима. В коре и древесине многих видов хвойных содержится много горизонтальных и вертикальных смоляных ходов.

4) Стробилы (шишки) хвойных исключительно раздельнополые. Растения бывают однодомные, реже двудомные. По форме и величине стробилы сильно варьируются.

5) Жизненный цикл: (на примере сосны обыкновенной).

Это стройное дерево, достигающее высоты 40 м. На концах ветвей сосны находятся почки, которые ежегодно дают начало новым побегам. Листья игловидные (хвоинки), собраны в пары. Взрослое растение – спорофитное разноспоровое растение, на котором в мужских шишках образуются микроспоры, а в женских – макроспоры.

· Весной у основания некоторых молодых побегов образуются собрания зеленовато-желтых мелких мужских шишек. На оси мужской шишки расположены микроспорофиллы, на нижней поверхности каждого находятся два микроспорангия (пыльцевых мешка). Внутри микроспорангиев образуются микроспоры. Микроспора в конечном итоге превращается в пыльцевое зерно, имеющее две клетки – вегетативную и генеративную (из последней развиваются две мужские гаметы – спермии ). Пыльцевое зерно (пыльца) покидает микроспорангий (пыльник). 3релая пыльца сосны имеет две оболочки: наружную – экзину, внутреннюю – интину. Экзина образует два воздушных мешка, способствующих переносу пыльцы ветром.

· Женские шишки (мегастробилы) собраны по 1-3 на концах молодых побегов. Каждая шишка представляет собой ось, от которой во все стороны отходят чешуи двух типов: бесплодные (кроющие) и семенные. На каждой семенной чешуе с внутренней стороны образуется по два семязачатка. В центре семязачатка развивается эндосперм или заросток (женский гаметофит), образующийся из макроспоры. В верхней части эндосперма закладываются два архегония с крупными яйцеклетками.

После процесса опыления начинается процесс оплодотворения. Период между опылением и оплодотворением длится около года. Из вегетативной клетки пыльцевого зерна вырастает длинная пыльцевая трубка, продвигающаяся к архегонию. Два спермия по пыльцевой трубке перемещаются к яйцеклетке. Один из спермиев сливается с яйцеклеткой, а другой погибает. В результате оплодотворения образуется диплоидная зигота, а из нее возникает зародыш.

Зрелый зародыш состоит из подвеска (одна из отличительных особенностей всех хвойных), первичного корешка, стебелька и семядолей. Покровы (интегументы) семязачатка превращаются в кожуру семени. Весь же семязачаток превращается в семя. После созревания семян чешуйки шишек расходятся и семена высыпаются. Зрелое семя имеет прозрачное крылышко.

Подкласс Хвойные включает:

1) порядок Сосновые – 260 видов (сосна обыкновенная, сосна сибирская, ель европейская, пихта сибирская, лиственница сибирская);

2) порядок Кипарисовые – 144 вида (мамонтово дерево, кипарис вечнозеленый, можжевельник);

3) порядок Тисовые – 26 видов (тисс ягодный).

II. ОТДЕЛ ПОКРЫТОСЕМЕННЫЕ (ЦВЕТКОВЫЕ)

Формула цветка:

Дает наглядную характеристику строения цветка. Формула отражает строение цветка с помощью букв и цифр.

Простой околоцветник обозначают буквой О, чашелистики – Ч, лепестки – Л, тычинки – Т, пестик – П. Число чашелистиков, лепестков, тычинок и т. д. указывается цифрами, а если их больше 12, то знаком ∞. Если какие-либо части цветка срослись, то соответствующие цифры пишутся в скобках. Правильные цветки обозначают знаком *, а неправильные – знаком ↑. Например, формула цветка вишни – *Ч₅ Л₅ Т_∞ П₁.

Типы соцветий

Цветки могут быть одиночными, или собранными в соцветия.

Соцветие – это побег или система побегов, несущих цветки. В соцветиях цветки выходят из пазух кроющих листьев (прицветников).

Соцветия можно разделить на две группы:

1) Моноподиальные (рацемозные, ботрические) – самые молодые цветки находятся в центре или на верхушке соцветия.

Моноподиальные соцветия могут быть простыми (цветки сидят непосредственно на главной оси соцветий) или сложными (цветки сидят на разветвлениях главной оси соцветий).

а) к простым моноподиальным соцветиям относятся:

· кисть – цветки расположены на удлиненной оси, имеют цветоножки (черемуха);

· колос – сходен с кистью, но цветки сидячие (подорожник);

· початок – колос с толстой мясистой осью (кукуруза);

· головка – сходна с кистью, но главная ось очень сильно укорочена, цветки кажутся сидячими (клевер);

· щиток – сходен с кистью, но отличается тем, что нижние цветки имеют длинные цветоножки, в результате цветки располагаются почти в одной плоскости (груша);

· корзинка – цветки всегда сидячие, расположены на сильно утолщенном и расширенном конце укороченной оси соцветия (представители семейства Сложноцветных);

· зонтик – главная ось соцветия сильно укорочена, боковые цветки сидят на ножках одинаковой длины (лук).

б) к сложным моноподиальным соцветиям относятся:

· сложный колос – на главной оси сидят элементарные колоски (пшеница);

· метёлка, или сложная кисть – на главной оси на разной высоте развиваются боковые ветви, в свою очередь ветвящиеся и несущие цветки или небольшие простые соцветия (сирень);

· сложный зонтик – отличается от простого тем, что оси его заканчиваются не цветками, а простыми зонтиками (морковь);

· сложный щиток – главная ось представляет собой щиток, а боковые – корзинки (тысячелистник).

2) Симподиальные (цимозные, неопределенные) – первый верхушечный цветок заканчивает главную ось соцветия, и дальнейшее развитие соцветия идет за счет развития боковых осей первого порядка, затем второго и т.д.

К симподиальным соцветиям относятся:

· Монохазий (подразделяют на извилину и завиток) – ось каждого порядка дает только одну ветвь с цветком. В завитке все цветки направлены в одну сторону (незабудка). В извилине боковые оси с цветком отходят поочередно в две противоположные стороны (гладиолус).

· Дихазий (развилина) – ось каждого порядка дает две ветви. Распускание соцветия начинается с верхушечного цветка, а непосредственно под ним находятся два боковых цветка второго порядка, а из пазух двух последних возникают цветки третьего порядка и т.д. (представители семейства Гвоздичных).

· Плейохазий (ложный зонтик) – из каждой оси, несущей верхушечный цветок, выходит более двух ветвей, перерастающих главную ось (молочай).

Типы плодов

Плод образуется, как правило, из завязи пестика. Из стенок завязи развивается околоплодник, который состоит из трех слоев: наружного ( экзокарпий ), срединного ( мезокарпий ) и внутреннего ( эндокарпий ). Эти три части не всегда хорошо выражены.

Плоды могут быть:

1) простые, или настоящие – образуются из единственного пестика в цветке (плоды бобовых, злаковых и др.);

2) сложные, или сборные – образуются из нескольких пестиков одного цветка (плоды малины, ежевики, лютика и др.).

3) ложные – если в образовании плода помимо пестика принимают участие другие части цветка (цветоложе, околоцветник) (плоды яблони, груши, арбуза).

Разнообразие плодов определяется прежде всего строением околоплодника, а также способом вскрывания и числом семян. Все плоды на основании строения околоплодника подразделяются на сухие и сочные.

1) Сухие плоды имеют сухой, деревянистый или кожистый околоплодник, их делят на вскрывающиеся и невскрывающиеся, односемянные и многосемянные.

а) Сухие многосемянные вскрывающиеся плоды:

· коробочка – одногнездный или многогнездный плод, образующийся из нескольких плодолистиков, вскрывается дырочками или трещинами (мак, белена, хлопчатник);

· листовка – одногнездный плод, образующийся из одного плодолистика, вскрывается по брюшному шву (живокость);

· сложная листовка представляет собой группу листовок (калужница, пузырчатник);

· боб – одногнездный плод, образованный одним плодолистиком, в отличие от листовки, раскрывается по двум швам – брюшному и спинному (представители семейства Бобовые);

· стручок – удлиненный двугнездный плод, образующийся из двух плодолистиков, между створками продольная перегородка (капуста, горчица);

· стручочек – то же, что и стручок, но длина его не более чем втрое превышает ширину (пастушья сумка).

б) Сухие односемянные невскрывающиеся плоды:

· зерновка – семя плотно срастается с тонким пленчатым околоплодником (рожь, пшеница);

· семянка – околоплодник кожистый, не срастающийся с семенем; семянка часто бывает снабжена хохолком или летучкой (одуванчик); в семействе Зонтичные образуются двусемянки;

· крылатка – семянка с крыловидным придатком (ясень), с двумя придатками – двукрылатка (клен);

· орех – околоплодник твердый, деревянистый (лещина);

· орешек – маленький орех (конопля);

· желудь – сходен с орехом, но нижняя часть плода погружена в чашевидную плюску (дуб).

2) Сочные плоды – весь околоплодник или его часть сочная или мясистая. Их также делят на многосемянные и односемянные.

а) Сочные многосемянные плоды:

· ягода – эндокарпий и мезокарпий сочные, экзокарпий кожистый (виноград, томаты);

· яблоко – ложный плод, в образовании которого кроме завязи принимает участие сильно разросшееся цветоложе (яблоня, груша);

· тыквина – ложный плод, в образовании его принимает участие цветоложе; экзокарпий твердый, иногда деревянистый, мезокарпий и эндокарпий сочные (арбуз, тыква);

· померанец – плод цитрусовых; экзокарпий мягкокожистый, богатый эфирными маслами; мезокарпий сухой, губчатый; эндокарпий сочный (лимон, апельсин).

б) Сочные односемянные плоды:

· костянка – экзокарпий тонкий, кожистый; мезокарпий сочный; эндокарпий каменистый (вишня, слива, абрикос, персик);

· сложная (сборная) костянка – группа костянок, образовавшаяся из одного цветка (малина, ежевика).

Приведенная классификация плодов является искусственной, так как она основана главным образом на внешних морфологических признаках. Существует также морфогенетическая классификация плодов, основанная на типе гинецея, из которого развиваются плоды.

У некоторых растений развиваются соплодия. Они образуются из соцветия в результате срастания нескольких плодов в одно целое (шелковица, инжир).

Систематика покрытосеменных

250 тыс. видов высших семенных растений, делящихся на 2 класса: Двудольные и Однодольные.

Класс Двудольные	Класс Однодольные
1. Зародыш семени имеет 2 семядоли, в которых откладываются запасные питательные вещества	1. Зародыш семени имеет 1 семядолю, запасные питательные вещества откладываются в эндосперме
2. Корневая система стержневого типа, состоит из главного, боковых и придаточных корней	2. Корневая система мочковатого типа, состоит, в основном, из придаточных корней
3. Стебель по мере роста утолщается за счет деления камбия; проводящие пучки открытого типа (имеют камбий), расположены они в стебле упорядоченно	3. Стебель по мере роста не утолщается, так как камбий отсутствует; проводящие пучки закрытого типа, расположены они в стебле беспорядочно
4. Листья простые и сложные разной формы, черешковые и сидячие, часто с прилистниками; жилкование перисто-сетчатое или пальчато-сетчатое	4. Листья простые, линейной или овальной формы, цельные, сидячие; жилкование параллельное или дуговое
5. Цветки четырехчленные или пятичленные, околоцветник двойной; чаще насекомоопыляемые	5. Цветки трехчленные (реже четырехчленные), околоцветник простой; самоопыляемые, ветроопыляемые или насекомоопыляемые
6. Среди жизненных форм преобладают многолетние и однолетние травы, кустарники и деревья	6. В основном однолетние и многолетние травы (исключение – древовидные алоэ и пальмы)
7. 190 тыс. видов, 370 семейств	7. 60 тыс. видов, 60 семейств

Основные семейства Двудольных растений:

ЦАРСТВО ГРИБЫ.

Более 120 тыс. видов гетеротрофных организмов, обитающих главным образом на суше и сочетающие признаки растений и животных.

Признаки растений	Признаки животных
1. Четкая клеточная стенка	1. Наличие в клеточной стенке хитина
2. Неподвиж. в вегетативном состоянии.	2. Гетеротрофность
3. Размножение спорами.	3. Отсутствие в клетке пластид
4. Неограниченный рост	4. Запас. питат. вещество – гликоген
5. Поглощение пищи путем осмоса	5. Продукт азот. обмена - мочевина

Грибы очень разнообразны по размерам, внешнему виду, условиям обитания. Общий признак – наличие мицелия, или грибницы – система тонких ветвящихся нитей, или гиф, находящихся на поверхности субстрата, на котором живет гриб, либо внутри его (исключение одноклеточные грибы – дрожжи).

По строению мицелия выделяют две большие группы грибов:

1) Низшие грибы – почти всегда имеют неклеточный многоядерный мицелий (класс 3игомицеты ).

2) Высшие грибы – мицелий многоклеточный (классы Аскомицеты, Базидиомицеты, Несовершенные грибы ).

Размножение грибов:

1) Вегетативное размножение – происходит частями мицелия или распадом мицелия на отдельные клетки. У дрожжей встречается почкование клеток.

2) Бесполое размножение:

а) эндогенными спорами (развиваются внутри спорангиев);

б) экзогенными спорами – конидиями (образуются на конидиеносцах).

3) Половое размножение – заключается в слиянии гамет.

а) у низших грибов наблюдаются изогамия, гетерогамия, оогамия и особая форма полового процесса – зигогамия, напоминающая конъюгацию водорослей (класс 3игомицеты ).

б) у высших грибов происходит слияние содержимого половых органов – гаметангиев, не дифференцированных на гаметы (класс Аскомицеты), или слияние вегетативных клеток мицелия (класс Базидиомицеты).

Типы питания у грибов:

1) Сапротрофы – развиваются на средах, богатых питательными веществами (шляпочные грибы, плесневые грибы, дрожжевые грибы).

2) Паразиты – поражают растения, животных и человека (фитофтора, мучнисторосяные грибы, головневые грибы, трутовые грибы).

3) Симбионты – образуют экто- и эндотрофную микоризу, являются компонентами лишайников.

Классификация грибов:

I. Низшие грибы

Класс 3игомицеты.

Их насчитывается около 600 видов. Большинство их обитает в почвах. Среди зигомицетов много видов плесневых грибов (имеют вид белых, серых, черных пушистых налетов на гниющих остатках растительного и животного происхождения). Типичный представитель плесневый гриб – мукор. Некоторые виды зигомицетов – паразиты растений (фитофтора).

3игомицеты играют большую роль в природе, образуя эндотрофную микоризу.

II. Высшие грибы

1) Класс Сумчатые грибы (Аскомицеты).

Объединяют 25-30 тысяч видов, имеющих хорошо развитый (за исключением дрожжей) членистый мицелий. Бесполое размножение аскомицетов осуществляется с помощью конидий: на верхушках специализированных гиф – конидиеносцев – отшнуровываются многоядерные клетки – конидиоспоры ( конидии ). Половое размножение аскомицетов характеризуется образованием аска, или сумки с гаплоидными аскоспорами ( сумкоспорами ).

Представители:

1) Дрожжи (более 350 видов) широко распространены в разных природных местообитаниях. Некоторые из них используются в хлебопечении, пивоварении, виноделии. Являются одноклеточными аскомицетами, настоящего мицелия нет, а вегетативное тело представлено одиночными клетками, активно размножающимися делением.

2) Плесневые грибы (сизо-зеленые, красные и бурые плесени) – вызывают порчу пищевых продуктов.

3) Паразиты высших растений (мучнисторосяные грибы, виды спорыньи).

4) Грибы со съедобными плодовыми телами (сморчки, строчки, трюфели). Некоторые представители этого класса образуют эктотрофную микоризу.

Отдел Лишайники.

Лишайники ( около 26 тыс. видов ) – своеобразные комплексные организмы, состоящие из гифов гриба ( микобионт ) и клеток водорослей или цианей ( фикобионт ). Гриб – гетеротрофный организм, он снабжает водоросль водой, минеральными солями, обеспечивает ей защиту от высыхания и инсоляции, а получает от водоросли (автотрофного организма) углеводы.

Грибы, образующие лишайники, в большинстве случаев относятся к сумчатым грибам. Водоросли, входящие в состав лишайников, обычно относятся к отделу Зеленые водоросли, реже к отделу Цианобактерии.

По внешнему виду выделяют три морфологических типа лишайников:

1) Накипные лишайники имеют вид корочки, плотно сросшейся с субстратом и неотделимой от него ( графис ).

2) Листоватые лишайники имеют вид чешуй или листовидной пластинки, горизонтально распростертой на субстрате и прикрепляющейся к субстрату пучками гиф, называемыми ризинами. ( ксантория, пармелия ).

3) Кустистые лишайники имеют вид прямостоячего или повисающего кустика, реже неразветвленных прямостоячих выростов ( кладония, ягель – олений мох ).

По анатомическому строению различают два типа слоевищ:

1) гомеомерное слоевище, когда гифы гриба и водоросли распределены равномерно по всему слоевищу;

2) гетеромерное слоевище, когда наружные слои гиф образуют плотное образование – кору, а под «корой» находится обособленный слой водорослей – гонидиальный слой.

Размножение лишайников:

1) Вегетативное – при помощи кусочков слоевища.

2) Бесполое – многие листоватые и кустистые лишайники размножаются соредиями и изидиями.

а) Соредии состоят из одной или нескольких клеток водоросли, оплетенных гифами гриба.

б) Изидии – мельчайшие выросты слоевища в виде палочек, бугорков, покрытые снаружи корой из гиф, которые прорастают в новые слоевища лишайников.

Каждый из компонентов лишайника может размножаться самостоятельно: водоросли делятся или размножаются спорами; грибы размножаются половым путем, образуя плодовые тела с сумками и сумкоспорами.

Для лишайников характерно образование особых органических соединений – лишайниковых кислот. Лишайникам нередко принадлежит роль пионеров при заселении различных субстратов (каменистых, щебнистых, песчаных и др.). Они подготавливают условия для поселения высших растений.

Лишайники требовательны к чистоте воздуха: многие из них погибают при малейшем загрязнении атмосферы сернистым газом и другими веществами. По состоянию лишайников можно оценивать степень загрязненности атмосферного воздуха.