Жизненный цикл растений – Дистанционные уроки

Жизненный цикл голосеменных растений, их развитие

Жизненным циклом называется совокупность всех поколений, или фаз развития организма. Цикл развития голосеменных растений, как и у споровых, включает непохожие друг на друга поколения – спорофит и гаметофит. Жизненный цикл голосеменных имеет особенности, благодаря которым эти растения оказались более распространёнными на Земле, чем споровые растения.

Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки

Взрослое растение

Рассмотрим развитие голосеменных на примере сосны обыкновенной. Сосна – вечнозелёное дерево, обычно живущее 100-300 лет, но иногда доживающее и до 500-600.

Взрослое растение является спорофитом. Это значит, что на нём развиваются споры. Органы, в которых созревают споры, называются спорангиями и находятся в шишках.

Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки

Рис. 1. Мужские и женские шишки сосны.

Женские шишки первого года красного цвета, мужские – обычно жёлтые. Мужские споры в мае и в начале июня высыпаются из спорангиев и переносятся ветром на женские шишки. Споры очень многочисленны и легки, т. к. содержат воздухоносные клетки.

Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки

Рис. 2. Пыльца сосны под микроскопом.

Женский гаметофит

Женские споры не вылетают из шишек, а прорастают там, где образовались, внутри спорангиев.

Проросшая женская спора образует заросток с двумя архегониями (органами, в которых развиваются яйцеклетки). Таким образом, заросток, – это гаметофит.

Заросток находится внутри спорангия (семязачатка), и является новым поколением сосны. Для будущего зародыша сосны он является материнским организмом.

Мужской гаметофит сосны, – это пыльца, так как из её антеридиальной клетки образуются спермии (мужские гаметы). Про такой гаметофит, сокращённый до одной клетки, говорят, что он сильно редуцирован.

Оплодотворение

В первый год оплодотворения не происходит, так как ни женские, ни мужские гаметы ещё не созрели. После опыления женские шишки закрываются и в течение года в них продолжается развитие гамет, как женских, так и мужских.

На следующий год, в закрытых женских шишках, которые уже одревеснели и позеленели, происходит оплодотворение: спермий соединяется с яйцеклеткой, образуя зиготу.

Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки

Рис. 3. Схема цикла развития сосны.

То, что гаметофит развивается не во внешней среде (как, например, у папоротников), а внутри спорофита, является особенностью голосеменных. Их яйцеклетка остаётся неподвижной клеткой, и от зарождения до оплодотворения находится внутри спорангия (семязачатка).

Сосна, в отличие от папоротников и мхов, не зависит от наличия воды для соединения гамет. Поэтому голосеменные более способны к заселению сухих мест.

Новый спорофит

Зигота – первая клетка спорофита. Она делится и из новых клеток формируется зародыш. Зародыш имеет зачаточные вегетативные органы – побег и корень. Вокруг зародыша откладываются питательные вещества и оболочки. Так в женской шишке образуется семя.

На третий год женские шишки становятся коричневыми и раскрываются. Созревшие семена высыпаются наружу. При прорастании семени появляется спорофит – молодая сосна.

Сравнение с другими отделами растений

По сравнению с цветковыми растениями, жизненный цикл сосны растянут, т. к. от опыления до созревания семени должно пройти два года.

В сравнении с хвощами и плаунами, наоборот – жизненный цикл проходит значительно быстрей.

В отличие от споровых растений, заросток находится в более выгодном положении, т. к. он защищён женской шишкой, и процесс оплодотворения не зависит от погодных условий.

Что мы узнали?

Жизненный цикл голосеменных растений сложный, т. к. включает в себя не похожие друг на друга поколения спорофита и гаметофита. Особенности жизненного цикла голосеменных позволяют им размножаться быстрее, чем споровые растения и заселять более сухие места.

Урок 24 Жизненный цикл растений и животных

Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки

Урок 24 Жизненный цикл растений и животных.

Все процессы в живых организмах происходят, повторяясь во времени. Жизненным циклом называют совокупность всех фаз, начиная с образования зиготы, дающей начало новому организму и кончая фазой зрелости, на которой этот организм способен дать начало новому поколению. Каждое живое существо сначала зарождается (из зиготы), затем растет, взрослеет и в определенную пору приступает к размножению, когда оно дает начало новому поколению, которое проходит те же этапы (фазы) развития. Это и есть цикличность (повторяемость этапов жизни). Цикл развития, как правило, замкнутый.

Понятие о жизненном цикле растений

В жизненном цикле растений происходит чередование бесполого и полового размножения и связанное с этим чередований поколений.

Гаплоидный (n) растительный организм, образующий гаметы, называется гаметофитом (n). Он представляет половое поколение. Гаметы формируются в половых органах путём митоза: сперматозоиды (n) – в антеридиях (n), яйцеклетки (n) – в архегониях (n) .

Гаметофиты бывают обоеполые (на нём развиваются антеридии и архегонии) и раздельнополые (антеридии и архегонии развиваются на разных растениях).

После слияния гамет (n) образуется зигота с диплоидным набором хромосом (2n), а из неё развивается путём митоза бесполое поколение – спорофит (2n). В специальных органах – спорангиях (2n) спорофита (2n) после мейоза образуются гаплоидные споры (n), при делении которых митозом развиваются новые гаметофиты (n).

Жизненный цикл зелёных водорослей

В жизненном цикле зелёных водорослей преобладает гаметофит (n), то есть клетки их слоевища гаплоидны (n). При наступлении неблагоприятных условий (похолодание, пересыхание водоёма) происходит половое размножение – образуются гаметы (n), которые попарно сливаются в зиготу (2n). Зигота (2n), покрытая оболочкой зимует, после чего при наступлении благоприятных условий делится мейозом с образованием гаплоидных спор (n), из которых развиваются новые особи (n).

Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки

Жизненный цикл мхов (кукушкин лён)

У мхов в цикле развития преобладает половое поколение (n). Листостебельные растения мхов – раздельнополые гаметофиты (n). На мужских растениях (n) формируются антеридии (n) со сперматозоидами (n), на женских (n) – архегонии (n) с яйцеклетками (n). С помощью воды (во время дождя) сперматозоиды (n) попадают к яйцеклеткам (n), происходит оплодотворение, возникает зигота (2n). Зигота находится на женском гаметофите (n), она делится митозом и развивается спорофит (2n) – коробочка на ножке. Таким образом, спорофит (2n) у мхов живёт за счёт женского гаметофита (n).

В коробочке спорофита (2n) путём мейоза образуются споры (n). Мхи – разноспоровые растения, различают микроспоры – мужские и макроспоры – женские. Из спор (n) путём митоза развиваются сначала предростки, а затем взрослые растения (n).

Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки

Жизненный цикл папоротников

У папоротников (также хвощей, плаунов) в жизненном цикле преобладает спорофит (2n). На нижней стороне листьев растения (2n) развиваются спорангии (2n), в которых путём мейоза образуются споры (n). Из споры (n), попавшей во влажную почву, прорастает заросток (n) – обоеполый гаметофит. На его нижней стороне развиваются антеридии (n) и архегонии (n), а в них путём митоза образуются сперматозоиды (n) и яйцеклетки (n). С капельками росы или дождевой воды сперматозоиды (n) попадают к яйцеклеткам (n), образуется зигота (2n), а из нее – зародыш нового растения (2n).

Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки

Жизненный цикл голосеменных растений (сосна)

Листостебельное растение голосеменных растений – спорофит (2n), на котором развиваются женские и мужские шишки (2n).

На чешуйках женских шишек расположены семязачатки – мегаспорангии (2n), в которых путём мейоза образуются 4 мегаспоры (n), 3 из них погибают, а из оставшейся – развивается женский гаметофит – эндосперм (n) с двумя архегониями (n). В архегониях образуются 2 яйцеклетки (n), одна погибает.

На чешуйках мужских шишек располагаются пыльцевые мешки – микроспорангии (2n), в которых путём мейоза образуются микроспоры (n), из них развиваются мужские гаметофиты – пыльцевые зёрна (n), состоящие из двух гаплоидных клеток (вегетативной и генеративной) и двух воздушных камер.

Пыльцевые зёрна (n) (пыльца) ветром переносятся на женские шишки, где митозом из генеративной клетки (n) образуются 2 спермия (n), а из вегетативной (n) – пыльцевая трубка (n), врастающая внутрь семязачатка и доставляющая спермии (n) к яйцеклетке (n). Один спермий погибает, а второй участвует в оплодотворении, образуется зигота (2n), из которой митозом формируется зародыш растения (2n).

В результате из семязачатка формируется семя, покрытое кожурой и содержащее внутри зародыш (2n) и эндосперм (n).

Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки

Жизненный цикл покрытосеменных растений

Покрытосеменные растения являются спорофитами (2n). Органом их полового размножения является цветок.

В завязи пестиков цветка находятся семязачатки – мегаспорангии (2n), где происходит мейоз, и образуются 4 мегаспоры (n). 3 из них погибают, а из оставшейся – развивается женский гаметофит – зародышевый мешок из 8 клеток (n). Одна из них – яйцеклетка (n), а две сливаются в одну – крупную (центральную) клетку с диплоидным набором хромосом (2n).

В микроспорангиях (2n) пыльников тычинок путём мейоза образуются микроспоры (n), из которых развиваются мужские гаметофиты – пыльцевые зёрна (n), состоящие из двух гаплоидных клеток (вегетативной и генеративной).

После опыления из генеративной клетки (n) образуются 2 спермия (n), а из вегетативной (n) – пыльцевая трубка (n), врастающая внутрь семязачатка и доставляющая спермии (n) к яйцеклетке (n) и центральной клетке (2n) . Один спермий (n) сливается с яйцеклеткой (n) и образуется зигота (2n), из которой митозом формируется зародыш растения (2n). Второй спермий (n) сливается центральной клеткой (2n) с образованием триплоидного эндосперма (3n). Такое оплодотворение у покрытосеменных растений называется двойным.

В результате из семязачатка формируется семя, покрытое кожурой и содержащее внутри зародыш (2n) и эндосперм (3n).

Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки

Домашнее задание 1

1. Выучить конспект.

2. Решить биологические задачи (2 на выбор).

Задача 1. Какой набор хромосом характерен для клеток слоевища улотрикса и для его гамет? Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления они образуются.

Задача 2. Какой набор хромосом характерен для зиготы и для спор зелёных водорослей? Объясните, из каких исходных клеток и как они образуются.

Задача 3. Какой хромосомный набор характерен для гамет и спор кукушкина льна? Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления они образуются.

Задача 4. Какой хромосомный набор характерен для клеток листьев и коробочки на ножке кукушкина льна? Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления они образуются.

Задача 5. Какой хромосомный набор характерен для листьев (вай) и заростка папоротника? Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления образуются эти клетки.

Задача 6. Какой хромосомный набор характерен для клеток пыльцевого зерна и спермиев сосны? Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления образуются эти клетки.

Задача 7. Какой хромосомный набор характерен для мегаспоры и клеток эндосперма сосны? Объясните, из каких исходных клеток и в результате, какого деления образуются эти клетки.

Задача 8. Какой хромосомный набор характерен для микроспоры, которая образуется в пыльнике, и клеток эндосперма семени цветкового растения? Объясните, из каких исходных клеток и как они образуются.

Жизненный цикл животных

У животных жизнь тоже проходит циклично. Зарождение живого организма начинается с зиготы — оплодотворенного яйца.

Развитие животных может быть прямым (без превращения) и непрямым (с превращением.

Непрямое (личиночное) развитие. Рассмотрим жизненный цикл бабочки-капустницы, который состоит из нескольких фаз и начинается с яйца — их часто можно встретить на капусте с нижней стороны листа. Через несколько дней из них выходят небольшие личинки-гусеницы, которые совсем не походят на взрослых бабочек. У них грызущий ротовой аппарат, они питаются листьями, быстро растут, линяют и затем превращаются в куколок — неподвижных, ничем не питающихся. В этой стадии они зимуют, а весной из куколок образуются взрослые насекомые — бабочки: самцы и самки. Происходит оплодотворение, и самка откладывает яйца на листья капусты. Развитие с полным превращением дает возможность насекомым лучше сохраниться в природе, так как их личинки питаются другой пищей, часто живут в другой среде, чем взрослые особи. Разное питание личинок и взрослых исключает конкуренцию между ними, дает этим животным шире использовать кормовые условия местообитания. Кроме того, насекомые с полным превращением могут переносить неблагоприятные условия среды на какой-либо одной из четырех фаз развития.

Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки

1 — яйца; 2 — гусеница на поврежденном капустном листе; 3 — куколка; 4 — бабочка (имаго).

Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки

Прямое (внутриутробное) развитие.

Жизненные циклы живых организмов связаны с циклическими явлениями природы, например сезонностью — сменой времен года. Даже если развитие зародыша идет внутриутробно (как это происходит у большинства млекопитающих). Млекопитающие — раздельнополые животные. Созревание половых клеток происходит, как правило, ранней весной, с пробуждением всех природных процессов. У животных наступает пора размножения, связанная с образованием половых клеток и гормонов, затем наступает период образования пар. Далее следуют внутреннее оплодотворение, строительство или выбор места для выкармливания потомства: гнезда, логова, любого укрытия, если потомство рождается незрячим и не способно следовать за родителями. У млекопитающих развит инстинкт заботы о потомстве. Самки выкармливают детенышей, согревают их теплом своего тела, защищают от врагов, учат находить пищу. Иногда самцы также принимают в этом участие. Потомство подрастает и через некоторое время само становится половозрелым.

Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки

Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки

Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки

Домашнее задание

1. Выучить конспект.

2. Ответить на вопрос.

В чем биологический смысл личиночной стадии?

Голосеменные

теория по биологии �� ботаника

Голосеменные растения — древняя группа семенных растений, появившаяся примерно 370 млн лет назад.

Отличительная черта

Семяпочки, а затем и развивающиеся из них семена не имеют, в отличие от покрытосеменных, замкнутого вместилища. Завязь обычно имеет вид простой чешуи, на которой сидит одна или несколько семяпочек; иногда же и эта чешуя не развивается.

Голосеменные включают более 1100 современных видов.

Все голосеменные – деревья либо кустарники, нередко достигающие огромных размеров. Одни голосеменные сильно ветвятся и несут множество мелких (нередко чешуевидных) листьев. Другие разветвлены слабо и имеют крупные перистые листья.

Классификация голосеменных

Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки

Современная классификация голосеменных:

  1. Класс Гинкговые (Ginkgoopsida)
  2. Класс Гнетовые (Gnetopsida)
  3. Класс Саговниковые, или Цикадовые (Cycadopsida)
  4. Класс Хвойные (Pinopsida)
  5. Класс Цветковые (Покрытосеменные) (Magnoliopsida)

Размножение голосеменных

Голосеменные — разноспоровые растения (мужские — микроспоры, женские-мегаспоры). Процесс оплодотворения у голосеменных в отличие от бессемянных высших растений не зависит от воды.

Единственная мегаспора семенных растений постоянно заключена внутри мегаспорангия, где происходят развитие женского гаметофита и процесс оплодотворения. Мегаспорангий окружен особым защитным покровом — интегументом. Мегаспорангий с окружающим его интегументом называется семязачатком или семяпочкой. После оплодотворения из семяпочки развивается семя. Микроспорангии развиваются на микроспорофиллах, а семязачатки — на мегаспорофиллах. Микро- и мегаспорофиллы у большинства хвойных собраны в более или менее компактные стробилы. Строение их у голосеменных разнообразно. Они бывают женские, мужские, реже обоеполые. Микростробил («мужской колосок») состоит из укороченной оси, на которой расположены сильно редуцированные микроспорофиллы. Мегастробил (шишка) состоит из центральной оси, с расположенными на ней кроющими чешуями, в пазухах которых находится так называемая семенная чешуя, на верхней стороне которой находятся семязачатки. Хвойные — растения ветроопыляемые.

Строение семян

Микроспоры (мужские споры 1n) у семенных растений развиваются в пыльцевом мешке и называются пыльцевыми зёрнами или пылинками. Они переносятся на женский гаметофит, как правило, при помощи ветра, прорастая внутрь после попадания на мегаспорангий. Внутри мегаспорангия, называемого семязачатком, развивается мегаспора (женская спора 1n); после оплодотворения мужской гаметой семязачаток превращается в семя (2n). Женский гаметофит, конечно, в очень большой степени зависит от родительского растения, однако в значительно большей степени, чем гаметофит папоротника, устойчив к обезвоживанию. Питательный запас, окружающий семя, используется зиготой при прорастании; семена могут оставаться в состоянии покоя до тех пор, пока не наступят благоприятные условия. Плоды не образуются, но у семени могут развиваться различные приспособления, облегчающие их распространение.

Семя развивается на поверхности семенной чешуи. Оно представляет собой многоклеточную структуру, объединяющую запасающую ткань — эндосперм, зародыш и специальный защитный покров (семенную кожуру). До оплодотворения в центральной части семезачатка имеется нуцеллус, который постепенно вытесняется эндоспермом. Эндосперм гаплоидный и образуется из тканей женского гаметофита.

Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки

У саговников и гинкго наружный слой семенной кожуры (саркотеста) мягкий и мясистый, средний слой (склеротеста) твердый, а внутренний слой (эндотеста) к моменту созревания семени пленчатый. Семена распространяются различными животными, которые поедают саркотесту, не повреждая склеротесты.

У тисса и подокарпуса семена окружены мясистым ариллусом — сильно видоизмененной чешуей женской шишки. Сочный и ярко окрашенный ариллус привлекает птиц, которые распространяют семена этих хвойных. Ариллусы многих видов подокарпуса съедобны и для человека.

Значение голосеменных

Значение голосеменных в природе велико. Они, как и все растения, выделяют кислород и поглощают углекислый газ, а также образуют органическое вещество. Образуя леса, часто в холодных регионах (тайга), они создают места обитания и пищу для многих животных. Голосеменные образуют как чисто хвойные леса, так и смешанные (совместно с покрытосеменными растениями-деревьями).

Хвойные на склонах рек и оврагах предохраняют почву от размывания. Сосна выделяет так называемые фитонциды, которые убивают вредные микроорганизмы. Весной хвойные леса задерживают таяние снега. В результате почва получает много влаги. Также хвойные леса ослабляют силу ветров, поглощают шумы, закрепляют песчаные почвы.

Человек широко использует древесину хвойных растений для строительства, изготовления мебели, как топливо. Хвойные являются сырьем для целлюлозно-бумажной промышленности. Древесина лиственницы устойчива к гниению, она отличается долговечностью и прочностью. Лиственница растет на больших территориях в тайге. Красотой отличается древесина тисса и кипариса. Самой ценной древесиной является секвойя (красное дерево).

Из древесины ели изготавливают бумагу. Кедровая древесина используется для изготовления музыкальных инструментов. Хвойные используются в химической промышленности. Из них получают скипидар, канифоль, спирт, лаки, пластмассы, искусственный шелк и др.

Сердцевина некоторых представителей класса саговниковых используется в пищу. Такие растения называют «хлебными деревьями». Их сердцевина содержит много крахмала. Семена некоторых голосеменных употребляются в пищу. Из семян сибирской кедровой сосны получают пищевое масло. Шишки можжевельника (которые больше похожи на ягоды) используют как лекарственное средство. Из хвойных получают некоторые витамины. Из древесины ели получают активированный уголь, который используется при отравлениях. Смола хвойных может быть использована для лечения ран. Из смолы пихты получают камфору, которая используется при лечении заболеваний сердца.

Некоторые хвойные играют роль декоративных растений.

Краткая характеристика некоторых отделов высших растений

Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки

Моховидные

Общая характеристика. Моховидные — это наиболее примитивная группа высших растений с особой линией развития. Подразделяются на два класса (печеночные и листостебельные мхи) и насчитывают около 20 тыс. видов. Широко распространены во всех широтах от тундры до тропиков. Большинство видов — тенелюбивые. Растут на почве, на стволах растений, на скалах и стенах домов. Некоторые виды живут в воде.

Главная отличительная особенность: в жизненном цикле моховидных преобладает гаметофит, а спорофит редуцирован и развивается на гаметофите.

Прогрессивный признак моховидных — наличие дифференцированных тканей: эпидермиса, основной (ассимиляционной паренхимы), проводящего пучка. Механическая ткань отсутствует.

Строение. Моховидные представляют собой небольшие (до нескольких сантиметров), многолетние (редко однолетние) растения. Тело печеночных мхов представлено слоевищем. У листостебельных мхов тело гаметофита состоит из простых или разветвленных стеблей, покрытых мелкими листьями с одной жилкой. Листостебельный побег покрыт эпидермисом, под которым располагается кора; в центре находится проводящий пучок, состоящий из удлиненных мертвых клеток (они проводят воду и минеральные вещества) и окружающих их живых клеток, проводящих органические вещества.

Корни отсутствуют, их роль выполняют вытянутые клетки в нижней части стебля (ризоиды). Настоящих сосудов нет. На гаметофите вместо устьиц имеются поры, лишенные замыкающих клеток.

У сфагновых мхов стебель гаметофита несет мутовки ветвей, густо покрытых листьями. Листья не имеют средней жилки. Клетки в листьях дифференцированы на ассимиляционные (с хлоропластами) и мертвые водосборные клетки с порами в клеточной оболочке. Ризоиды отсутствуют; воду и минеральные вещества эти мхи всасывают стеблем и листьями, являясь мощным сорбентом воды, и выделяют в почву гуминовые кислоты, обладающие бактерицидным действием. Нарастают верхушкой, нижняя часть стебля отмирает, но полностью не сгнивает, образуя торф.

Размножение. В жизненном цикле происходит правильное чередование полового и бесполого поколений. Половое поколение (гаметофит с гаплоидным набором хромосом) представлено зелеными растениями и преобладает над бесполым (спорофитом). На гаметофите образуются органы полового размножения — антеридии и архегонии. В антеридиях созревают подвижные двужгутиковые споры, а в архегониях — по одной неподвижной яйцеклетке. Оплодотворение происходит в капельножидкой среде. После слияния гамет образуется зигота, которая дает начало бесполому поколению — спорофиту. Спорофит развивается на гаметофите и представляет собой коробочку, расположенную на ножке и прикрываемую колпачком (калиптрой). Ножка спорофита в нижней части переходит в стопу, с помощью которой он прикрепляется к телу гаметофита. Бесполое размножение осуществляется спорами. Образование спор на спорофите происходит в спорангиях, расположенных внутри коробочек. Споры гаплоидны. При попадании в благоприятную среду они прорастают с образованием разветвленной нити (протонемы). На ней закладываются почки, из которых прорастают листостебельные побеги мха.

У мхов широко распространено вегетативное размножение: почками, молодыми побегами, листьями, выводковыми телами.

Значение. Мхи одними из первых заселяют бесплодные участки (камни, скалы, пески). При отмирании создают обогащенный органическими веществами субстрат, пригодный для поселения других высших растений. Формируют в лесу покров (ковер), способствующий поддержанию водного баланса почвы и обеспечивающий постепенный переход поверхностного стока воды в подземный, предотвращая эрозию почвы. Сфагновые мхи могут приводить к заболачиванию местности и принимают участие в образовании торфа (используется как удобрение, топливо, сырье).Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки

Папоротниковидные

Общая характеристика. Папоротниковидные — высшие споровые, преимущественно травянистые растения с большими раскидистыми листьями, стеблями и корнями; реже встречаются древесные формы. Произошли в девонский период палеозойской эры от риниофитов. В настоящее время сохранилось около 12 тыс. видов. Широко распространены во всех частях света; наиболее многочисленны в Юго-Восточной Азии. Обитают в тенистых и сырых местах.

Основная жизненная форма — диплоидный спорофит (листостебельное растение).

Строение. Стебель у папоротников умеренной зоны представлен корневищем, от которого отрастают придаточные корни. Листья папоротников (они называются вайи) соответствуют ветвям других высших растений; они перисторассеченные, имеют дихотомическое жилкование и хорошо развитую проводящую систему,» растут верхушками, могут иметь длину до 10 метров. Выполняют функции фотосинтеза, газообмена, транспирации, спороношения. На нижней стороне листа образуются спорангии, собранные в сорусы и покрытые индузией (покрывальцем).. У страусника листья дифференцированы на фотосинтезирующие (стерильные) и несущие спорангии (фертильные). В стебле и листьях ткани дифференцированы на эпидермис, механическую ткань, флоэму (с ситовидными клетками), ксилему (с трахейдами), паренхиму.

Размножение. В жизненном цикле происходит правильное чередование полового и бесполого поколений. Половое поколение (гаметофит) представлено заростком, бесполое поколение (спорофит) — самим растением со спорангиями на листьях. Спорофит преобладает над гаметофитом. В спорангиях образуются споры, которые при созревании разносятся ветром и, попав на влажную почву, прорастают, образуя гаметофит (заросток). Гаме-тофит представляет собой гаплоидную зеленую пластинку размером около 0,5 см, на которой формируются архегонии и антеридии. В архегониях созревают многожгутиковые сперматозоиды, в антеридиях — неподвижные яйцеклетки. Оплодотворение происходит в капельно-жидкой среде с образованием зиготы. Из зиготы образуется зародыш, из которого прорастает взрослое растение.

Значение. В умеренном климате роль папоротников незначительна. В странах с теплым влажным климатом папоротники -важный компонент многих растительных сообществ. Человеком часто используются как декоративные растения (асплениум, нефролепис и др.). Некоторые виды папоротников употребляются в пищу, (орляк); их экстракты применяются для лечения болезней легких, изгнания глистов.Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки

Плауновидные

Плауны — высшие споровые многолетние травянистые лесные растения размером от нескольких десятков сантиметров до 3 м, внешне напоминающие некоторые виды мхов. Насчитывают около 400 видов. Основная жизненная форма — диплоидный спорофит.

Особенности строения. Плауны имеют стелющиеся и приподнимающиеся, дихотомически ветвящиеся побеги. Листья простые, цельные, мелкие, сидячие, линейно-шиловидные, располагаются поочередно, иногда дихотомически.

Размножаются спорами, образующимися в результате мейоза и содержащих гаплоидный набор хромосом. Споры созревают в спороносных колосках — стробилах, образующихся на верхушках побегов и имеющих длину 15-20 см. Споры имеют тетраэдрическую форму и две оболочки — внутреннюю и наружную (шиповатую). Из споры прорастает гаметофит — заросток. Живет он частично или полностью под землей до 15 и более лет, питаясь благодаря симбиозу с грибами. После его появления над землей на нем формируются антеридии и архегонии. При наличии капельно-жидкой среды сперматозоид из антеридия проникает в архего-ний, где происходит оплодотворение. Образуется зигота, из которой прорастает зародыш спорофита, который после укоренения начинает существовать самостоятельно.

Значение. Споры плаунов используются в медицине при лечении пролежней и в качестве детской присыпки. Древовидные формы, существовавшие в карбоне, внесли значительный вклад в формирование залежей каменного угля.

Хвощевидные

Хвощи — это высшие споровые многолетние травянистые лесные растения размером 40-60 см (некоторые виды — до 10-12 м). Были широко распространены в палеозое. В настоящее время представлены одним родом — хвощом, который насчитывает около 20 видов. Распространены везде, кроме Австралии и Новой Зеландии. Растут на полях, лугах, болотах, по берегам водоемов, реже на сухих песчаных почвах в сосновых лесах. Жизненный цикл осуществляется с чередованием поколений и подобен жизненному циклу папоротников. Основная жизненная форма — диплоидный спорофит.

Особенности строения. Хвощи имеют членистое, ветвистое корневище с придаточными корнями. Надземные побеги — обычно двух видов: вегетативные (зеленые, летние) и спороносные (бурые, неветвящиеся, весенние, несущие на верхушке спороносный колосок). Для хвощей характерно членение стебля на четко выраженные ребристые междоузлия и вздутые узлы, к которым прикрепляются мутовки боковых побегов. Чешуевидные листья также располагаются мутовчато, срастаясь между собой в трубку почти до самой верхушки. Листья не способны к фотосинтезу, эту функцию выполняет зеленый стебель и побеги, имеющие хорошо развитую ассимиляционную ткань, сосудисто-волокнистые проводящие пучки и содержащие участки механической ткани.

Размножение. Хвощи размножаются при помощи спор, образующихся в специальных колосках, развивающихся либо на спороносных, либо на обычных побегах. Из спор после их падения на землю вырастают заростки (половое поколение), на которых затем формируются архегонии и антеридии, где созревают гаметы. Оплодотворение происходит в капельно-жидкой среде. После него образуется зигота, затем формируется спора, из которой прорастает взрослое растение — спорофит.

Значение. Хвощ полевой используется как лекарственное растение в качестве мочегонного и кровеостанавливающего средства. Некоторые виды хвоща используются для чистки посуды и мебели. Хвощ болотный ядовит для животных, хвощ полевой является трудноискоренимым сорняком.

Покрытосеменные (цветковые)

Общая характеристика. Покрытосеменные — самый большой отдел растительного мира. Произошли от древней формы голосеменных в начале мелового периода мезозойской эры (около 125 млн. лет назад). Насчитывают около 250 тыс. видов. Занимают господствующее положение в растительном мире; произрастают во всех климатических зонах и в самых разных климатических условиях. Наибольшее разнообразие видов — во влажных тропиках.

Покрытосеменные — единственная группа растений, образующая сложные многоярусные фитоценозы.

Особенности строения. Доминирующая жизненная форма -диплоидный спорофит (само растение, включающее корень и побег). Спорофиты разных групп покрытосеменных представлены различными жизненными формами (древесными, кустарниковыми, кустарничковыми, лиановыми, одно- и многолетними травами) и могут очень сильно отличаться друг от друга. Большинство покрытосеменных — многолетние растения, а травы могут быть одно- и двулетними. Органы покрытосеменных делятся на вегетативные (корень, стебель, лист) и генеративные (цветок, плод, семя).

В зависимости от строения семян и морфологических особенностей органов отдел делится на два класса: Однодольные (зародыш семени имеет одну семядолю) и Двудольные (зародыш семени имеет две семядоли). Основные различия между одно- и двудольными растениями приведены в таблицах на с. 280-281. При делении классов на семейства, роды и виды учитываются общие признаки растений — строение цветка и плода, тип соцветия, особенности внешнего и внутреннего строения вегетативных органов.

Основные ароморфозы: цветок, плод, двойное оплодотворение; симподиальное ветвление, прогрессивное развитие проводящей ткани: ксилема содержит настоящие сосуды — широкие трахеи (а не трахеиды, как у голосеменных), флоэма — ситовидные трубки с клетками-спутницами, а не ситовидные клетки; наличие специализированной механической ткани (волокон), придающей прочность коре и древесине; прогрессивное развитие вегетативных органов; способность образовывать ядовитые вещества, защищающие растения от растительноядных животных (у некоторых групп покрытосеменных).

Семязачатки находятся в полости завязи пестика и защищены его тканями от неблагоприятных условий среды, семена защищены не только семенной кожурой, но и плодом.

Развитие эндосперма одновременно с развитием зародыща (а не до оплодотворения, как у голосеменных) позволяет избежать ненужной траты питательных веществ и энергии в том случае, когда зародыш не образуется.

Гаметофиты более упрощены, чем у голосеменных. Мужской гаметофит покрытосеменных представлен пыльцевым зерном, содержащим вегетативную клетку с диплоидным набором хромосом (2n) и генеративную гаплоидную клетку (1n). У некоторых до опыления путем митоза из генеративной клетки образуется два спермия с гаплоидным набором хромосом. Женский гаметофит представлен зародышевым мешком, содержащим две клетки -синергиды, три клетки-антиподы, яйцеклетку с гаплоидным набором хромосом (1n) и диплоидную центральную клетку (2n).

Размножение. Пыльцевые зерна попадают на рыльце пестика (а не сразу в пыльцевход семязачатка), предназначенного именно для улавливания пыльцы; в пыльцевход семязачатка проникает пыльцевая трубка, образующаяся в пыльцевом зерне. Оплодотворение двойное: в нем участвуют два спермия: один сливается с яйцеклеткой, образуя диплоидную зиготу, из которой развивается зародыш, другой спермий сливается с диплоидной центральной клеткой женского гаметофита, образуя триплоидную клетку, из которой впоследствии возникает эндосперм, содержащий запас питательных веществ, необходимых для развития зародыша.

После оплодотворения семязачаток развивается в семя, завязь пестика формирует плод. Наличие и уникальность плода обеспечивают распространение покрытосеменных птицами, млекопитающими, насекомыми, ветром, водой и т.д.

Для покрытосеменных также характерно вегетативное размножение (с помощью вегетативных органов).

Значение покрытосеменных: поддерживают стабильный газовый состав атмосферы; образуют сложные многоярусные фитоценозы; растения и их плоды служат пищей для многих видов животных; покрытосеменные широко используются человеком: обеспечивают человека хлебом (хлебные злаки), используются им в пищу (овощные и плодово-ягодные) и в качестве лечебных средств, являются источником сырья для деревообрабатывающей, целлюлозной, легкой и медицинской промышленности, применяются в декоративных целях и т.д.Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки

Общая характеристика голосеменных растений 7 класс

Общая характеристика голосеменных

При размножении голосеменные растения производят не споры, а семена, поэтому их относят к семенным растениям. Семенными растениями также являются цветковые, или покрытосеменные, растения.

Отличие голосеменных от покрытосеменных связано с тем, что голосеменные не образуют плодов, их семена как бы ничем не покрыты, они лежат на поверхности чешуй шишек. Представителями голосеменных являются ель, сосна, лиственница, кедр и другие растения.

Семена голосеменных развиваются из семязачатков. Оплодотворение происходит внутри семязачатка, там же развивается зародыш. В отличие от спор, у семян есть запас питательных веществ, защита в виде семенной кожуры. Это дало преимущество голосеменным перед споровыми растениями.

Среди голосеменных нет трав. Все они деревья, кустарники (можжевельник, эфедра) или лианы.

У голосеменных развиты все ткани. Есть фотосинтезирующая, покровная, проводящая, механическая, запасающая и образовательная.

У большинства голосеменных листья имеют вид иголок (хвоинок) или чешуек. Среди голосеменных выделяют большую группу хвойных растений. Хвойные растения образуют леса, участвуют в почвообразовании, используется их древесина, хвоя, семена и др.

Около 150 млн лет назад хвойные преобладали в растительном покрове планеты.

С точки зрения теории эволюции возникновение высших растений связано с освоением новой среды обитания — наземной. Приспособление к совершенно иным условиям привело к значительному усложнению организации. Это выразилось в появлении четко дифференцированных тканей, специализированно выполняющих конкретные функции (подробнее об этом рассказано в разделах, посвященных тканям и органам растений).

В связи с этим тело высших растений уже не представляет собой слоевище, а расчленено на вегетативные органы, главными из которых будут побег и корень. Наличие большого числа тканей и расчленение тела на вегетативные органы является отличительной чертой высших растений.

Другой особенностью являются всегда многоклеточные органы полового и бесполого размножения.

Органы полового размножения — гаметангии: мужские — антеридии и женские — архегонии. Все они защищены оболочкой, образованной стерильными (т. е. бесплодными) клетками, что резко отличает половые органы высших растений от многоклеточных гаметангиев водорослей, в которых все клетки способны трансформироваться в гаметы.

В антеридиях, как правило, образуется большое количество мелких мужских гамет, их называют сперматозоидами (неподвижные мужские гаметы большинства голосеменных называют спермиями).

В архегониях, напротив, развивается лишь одна крупная неподвижная яйцеклетка. В отличие от мужских гамет яйцеклетки снабжены значительным запасом питательных веществ.

Степень развитости гаметангиев у высших растений напрямую связана с уровнем организации гаметофита: чем он выше, тем лучше развиты половые органы. У мхов они многочисленны, у папоротникообразных их меньше, у голосеменных они подвергаются значительной редукции, а у некоторых из них и у всех цветковых не образуются вовсе.

Образовавшаяся в результате слияния мужской и женской гамет зигота у высших растений всегда дает начало группе недифференцированных клеток, которые в своей совокупности называются зародышем.

Все они генетически детерминированы на специализацию в определенном направлении. Напомним, что у низших многоклеточных растений образовавшиеся в результате деления зиготы клетки практически сразу же используются для построения слоевища и в последующем изменяются мало.

Всем высшим растениям свойственно наличие двух жизненных фаз, закономерно сменяющих друг друга, — гаметофита и спорофита.

Вместе они образуют жизненный цикл высшего растения. Гаметофит развивается из споры и представляет собой поколение, способное размножаться половым способом, т.е. посредством слияния гаплоидных клеток-гамет с образованием диплоидной зиготы. Поскольку гаметы у высших растений всегда образуются в результате митоза (что принципиально отличает их от животных), само тело гаметофита также построено из гаплоидных клеток.

Поэтому фазу гаметофита еще называют гаме- тофазой, или гаплофазой. Следует отметить, что на одном растении одновременно могут развиваться как мужские половые органы, так и женские. Такой гаметофит называют однодомным.

В других случаях гаметофиты растений, относящихся к одному и тому же виду, формируют либо только мужские органы, либо только женские. Такие гаметофиты называются двудомными.

Спорофит развивается из зиготы. Он размножается бесполым путем (посредством спор), и его тело образовано клетками с диплоидным набором хромосом (соответственно другое название этого поколения — диплофаза). Спорофит не образует половые органы, и споры развиваются в особых многоклеточных структурах — спорангиях.

Наиболее просто устроенные спорангии имели риниофиты — древнейшие высшие растения, которые давно вымерли. Полагают, что они возникли в результате концентрации спорогенной ткани на верхушках теломов (верхушечных веточек примитивных высших растений). С точки зрения эволюционной теории в дальнейшем те- ломы прогрессивно уплощались (для увеличения фотосинтетической поверхности) и дали начало теломным листьям, которые в настоящее время наиболее широко распространены среди высших растений.

Первоначально споры продуцировали все теломные листья, но в последующем в большинстве случаев произошло разделение листьев на образующие споры — спорофиллы и не образующие их — трофофиллы, или вегетативные листья, обеспечивающие только процессы фотосинтеза. Однако нередко один и тот же лист выполняет обе функции — и снабжения растения первичными органическими веществами, и продукции спор (например, листья папоротников).

Следует помнить, что, несмотря на то что спорофит образован диплоидными клетками, споры гаплоидны и всегда образуются в процессе мейоза из материнских клеток-предшественников. Количество образовавшихся при этом дефинитивных спор зависит от того, какое это растение — равноспоровое или разноспоровое.

У рав- носпоровых в результате мейотического деления возникает четыре споры (тетрада), причем все они имеют одинаковое строение и размеры и на развивающихся из них гаметофитах формируются как мужские, так и женские половые органы. У разноспоровы1х образуются споры двух типов — мегаспоры/, и микроспоры/.

Мегаспоры имеют более крупные размеры (о чем говорит и их название). В мега- спорангиях, которые формируются на мегаспорофиллах, в результате мейоза образуется лишь по одной мегаспоре (другие три клетки меньшего размера погибают).

Мегаспоры традиционно называют женскими спорами (употребление этого термина в прямом смысле некорректно, поскольку спорофит представляет собой бесполое поколение, поэтому отдельные особи изначально нельзя делить на мужские и женские), а развивающийся из них гаметофит формирует только женские половые органы — архегонии.

В процессе мейоза образуются по четыре микроспоры.

Они развиваются в микроспорангиях на микроспорофиллах. Их по традиции считают мужскими спорами, поскольку на развивающихся из них гаметофитах формируются только мужские половые органы — антеридии. Гаметофит равноспоровых, как правило, хорошо развит, и его фотосинтетическая активность вполне обеспечивает органическими веществами половые органы. Напротив, у разноспоровых гаметофит в значительной мере редуцирован. Часто он не выходит за пределы споры, а потому не фото- синтезирует.

Необходимые для развития половых органов (которые формируются в значительно меньших количествах по сравнению с разноспоровыми) органические вещества изначально запасаются в споре за счет спорофита.

В зависимости от преобладания гаплоидной или диплоидной фазы высшие растения делят на две группы. Первую составляют растения, у которых преобладает гаметофит, а спорофит развит слабо. Ими являются мохообразные. Вторая группа значительно больше и включает в себя растительные организмы, у которых превалирует спорофит, гаметофит при этом в большей или меньшей степени подвергается редукции.

Сюда относят папоротникообразные, голосеменные и покрытосеменные.

Организм высших растений образован специализированными клетками, которые выполняют определенную функцию (или функции), но при этом их жизнедеятельность зависит от функционирования других клеток. Наличие дифференцированных тканей ведет к расчленению тела растения на вегетативные органы. Поэтому, прежде чем начать рассматривать отдельные систематические группы высших растений, целесообразно детально изучить организацию растительных тканей и строение вегетативных органов.

Голосеменными называют растения, которые образуют семена, но не формируют цветков и плодов. Семена лежат открыто и лишь иногда покрыты чешуями. Голосеменные произошли от первичных папоротников. В настоящее время эта группа включает всего около 700 видов деревьев и кустарников. Отдел голосеменных растений включает отделы: саговниковые, гинкговые, хвойные, эфедровые.

Наибольшее распространение имеют хвойные. Почти все они – деревья. Хвойные имеют хорошо выраженный ствол, листья у большинства хвойных жесткие, игольчатые (хвоя) и не опадают; заменяются почти в течение всей жизни. Строение голосеменных имеет характерные особенности.

Среди голосеменных большое количество древесных форм, имеющих подчас крупный, хорошо выраженный ствол. Для хвойных характерна наибольшая продолжительность жизни. В стебле на поперечном разреза различают тонкую кору, хорошо развитую древесину (проводниковую ткань) и плохо выраженную сердцевину, состоящую из рыхлой паренхимной (основной) ткани. В старых стволах сердцевина едва заметна.

Древесина голосеменных устроена проще, чем у цветковых растений, она состоит в основным из трахеид – мертвых веретенообразных клеток с толстыми оболочками, выполняющих проводящую и опорную функцию.

Паренхимы в древесине очень мало или она совсем отсутствует. У многих видов в коре и древесине очень мало или она совсем отсутствует. У многих видов в коре и древесине имеются смоляные каналы, заполненные смолой, эфирными маслами и другими веществами.

Испарение этих веществ создают характерный аромат хвойного леса.

Листья у большинства хвойных жесткие, игольчатые (хвоя) и не опадают в неблагоприятное время года. Они покрыты толстой кутикулой – слоем особого вещества, выделяемого покровными тканями.

Устьица погружены в ткань листа, что снижает испарение воды: замена игл происходит постепенно в течение всей жизни растения.

Размножение хвойных на примере сосны

Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки

Это обоеполое ветроопыляемое растение.

На молодых стеблях образуются два вида шишек – укороченных побегов: мужские и женские. Мужские шишки расположены у основания молодых побегов, имеют ось, к которой прикреплены чешуйки.

На нижней стороне чешуек находятся по два пыльцевых мешка, в них формируются микроспоры (мужские споры) с одинарным гаплоидным набором хромосом. Из микроспор формируются мужские гаметофиты – пыльцевые зерна, несущие половые клетки – спермии.

Маленькие красноватые женские шишки сидят на верхушках молодых побегов. Чешуи женских шишек попарно срастаются, и между ними развивается семязачаток. Там образуется мегаспора (женская спора).

В результате ее многократного деления образуется женский гаметофит яйцеклетка и эндосперм, впоследствии питающий зародыш.

Пыльца, приносимая ветром, попадает на чешуи женских шишек. Пыльцевое зерно прорастает, спермий по пыльцевой трубке достигает яйцеклетки и сливается с ней – происходит оплодотворение. Соединяясь, спермий и яйцеклетка образуют клетку с двойным (диплоидным) набором хромосом – зиготу. Это первая клетка спорофита. Из семизачатка развивается семя с запасом питательных веществ, которое одето защитными оболочками.

На второй год после образования женской шишки и переноса на нее микроспор семена высыпаются и разносятся ветром.

Голосеменные – основа растительного покрова ряда природных зон. 90 % лесов представлены разными видами голосеменных. Семенами питаются птицы, древесина используется в хозяйстве.

Так называемые корабельные сосны, имеющие длинный прямой ствол, в прежние времена использовались в кораблестроении.

Весь парусный флот строился в основном из сосны. Многие хвойные и сейчас прекрасный строительный материал. Кроме того, из сосны получают бумагу, картон, скипидар и много других ценных для человека продуктов.

Сердцевину саговниковых употребляют в пищу.

Голосеменные растения размножаются семенами. Однако семена у них не образуются в таком органе как цветок и, созрев, не находятся в плоде. Такое происходит только у покрытосеменных. У голосеменных семена созревают на чешуях шишек и потом просто выпадают оттуда. Именно поэтому голосеменные так называются, их семена «голые».

Большинство голосеменных составляет такая группа растений, как хвойные (сосна, ель, лиственница и др.). Их размножение с помощью семян похоже. Поэтому, говоря о размножении голосеменных, обычно описывают размножение сосны обыкновенной, т.к. это наиболее распространенное растение.

У голосеменных существуют мужские и женские шишки. В мужских шишках созревают пыльцевые зерна, которые представляют собой часть мужского гаметофита, в котором, в свою очередь, в дальнейшем созревают спермии. В женских шишках образуется женский гаметофит, в котором образуются яйцеклетки.

Слово «гаметофит» означает, что в клетках такого образования содержится одинарный набор хромосом.

Само растение из группы голосеменных представляет собой спорофит, т. е. в его клетках содержится двойной набор хромосом.

У большинства хвойных на одном растении есть как мужские, так и женские шишки. При этом они располагаются в разных местах веток. У сосны мужские шишки собраны в группы и находятся в основаниях веток, а женские располагаются по одиночке на концах веток. Мужские и женские шишки отличаются также по цвету и размеру.

У сосны пыльцевые зерна созревают в конце весны и высыпают из мужских шишек, разносятся ветром.

Каждое пыльцевое зерно имеет два так называемых воздушных мешка. Это облегчает его вес и дает возможность дольше лететь на ветру. Далеко не всем пыльцевым зернам везет достигнуть женских шишек.

Тот факт, что на одном растении есть мужские и женские шишки еще не означает, что происходит самоопыление (то есть пыльца одного растения опыляет женские шишки своего же растения). Обычно происходит опыление шишек другого растения, то есть происходит перекрестное опыление.

В женской шишке сосны на каждой чешуйки располагается по два семязачатка.

Всего в шишке много семязачатков, так у нее много чешуек. Когда пыльца попадает в шишку, ее внешние чешуйки смыкаются. Таким образом происходит опыление.

Однако оплодотворения, то есть слияния спермия и яйцеклетки у сосны в первый год не происходит.

Через год в мужском гаметофите (пыльцевом зерне), который в прошлом году попал с помощью ветра в женскую шишку, развиваются два спермия. В женском гаметофите созревает яйцеклетка. Яйцеклетка сливается с одним из спермиев. Второй погибает. Происходит оплодотворение, в результате которого образуется зигота.

Зигота — это уже спорофит, так как содержит двойной набор хромосом. Один набор от мужского растения (от спермия), а другой — от женского (от яйцеклетки). Зигота делится и развивается в зародыш, — это новое растение, оно сочетает в себе признаки материнского и отцовского растения. Однако зародыш развивается внутри женского гаметофита, то есть за счет питательных веществ материнского растения.

Женский гаметофит окружает зародыш клетками с питательными веществами, снаружи находятся защитные оболочки. Зародыш и все эти образования вместе называются семенем.

Зародыш состоит из зародышевых корешка, стебелька, семядолей и почечки.

Семя у сосны созревает долго. Еще где-то год. Только на третий год после опыления женские шишки раскрываются и семена выпадают. У сосны они имеют дополнительные образования в виде крылышек, которые облегчают их перенос на дальние расстояния ветром.

Таким образом, в жизненном цикле голосеменных преобладает спорофит, представляющий собой само фотосинтезирующее растение.

Гаметофит редуцирован и служит только для размножения, а питается за счет спорофита. Образование семени — это эволюционный прогресс. Ведь в нем содержится запас питательных веществ, а значит у зародыша больше шансов прорасти.

Кроме того, голосеменным для оплодотворения не нужна вода, как папоротникам и мхам. Поэтому голосеменные более широко распространены.

Жизненный цикл голосеменных

Особенности жизненного цикла голосеменных на примере сосны обыкновенной (Pinus sylvestris). Сосна — крупное дерево, размножающееся семенами.

Как известно, семена сосны и других хвойных образуются в шишках. Эти шишки и есть женские стробилы. Менее известны так называемые мужские шишки (стробилы), в которых созревает пыльца. Они появляются ранним летом и существуют весьма непродолжительное время.

Строение мужского стробила. Микроспорогенез и микрогаметогенез.

На продольном срезе через мужскую шишку хорошо выделяется ось, к которой крепятся микроспорофиллы. В основании каждого из них размещаются гнезда двух крупных спорангиев (пыльцевых мешков).

Гнезда микроспорангиев заполнены археспориальной тканью. Процесс микроспорогенеза состоит в том, что клетки археспориальной ткани делятся путем мейоза, в результате образуются тетрады гаплоидных микроспор.

Каждая микроспора (пыльцевое зерно) имеет две оболочки: внутреннюю тонкую — интину и наружную, грубую и прочную — экзину. Характерной особенностью микроспор хвойных являются так называемые воздушные мешки, повышающие аэродинамические качества пыльцы, которая распространяется ветром.

Гаплоидное ядро микроспоры начинает делиться обычным митотическим путем.

В результате двух, следующих друг за другом митотических делений, образуется четыре клетки: две проталлиальные, антеридиальная и сифоногенная.

Проталлиальные (греч. проталлиум — заросток) клетки являются рудиментом вегетативного тела заростка. Эти клетки существуют очень непродолжительное время и вскоре разрушаются. Из сифоногенной (греч.

сифон — трубка) клетки развивается пыльцевая трубка. Все дальнейшие изменения происходят с антеридиальной клеткой. Она делится еще один раз и, в результате этого деления, появляются клетка-ножка и спермагенная клетка. Назначение клетки ножки не вполне понятно, а вот при делении спермагенной клетки образуется две мужские гаметы — спермии. На этом процесс микрогаметогенеза заканчивается.

Строение женского стробила. Мегаспорогенез и мегагаметогенез.

Более знакомая вам женская шишка (стробил) также имеет ось, к которой крепятся чешуи двух типов: пленчатые кроющие чешуи, в пазухах которых развиваются крупные плодущие или семенные чешуи. В основании семенных чешуй размещается по два семязачатка. Оба процесса: мегаспорогенез и мегагаметогенез происходят в семязачатке.

Процесс мегаспорогенеза организован очень просто: внутри нуцеллуса обособляется клетка археспория, которая и становится материнской клеткой мегаспор.

В результате редукционного деления этой клетки образуется тетрада мегаспор, три из которых быстро погибают и идут на питание единственной оставшейся мегаспоре. Из гаплоидной мегаспоры вырастает женский гаметофит, который со временем занимает практически весь объем семени. По своей функциональной роли женский гаметофит является питательной тканью семени — эндоспермом.

Необходимо подчеркнуть, что эндосперм голосеменных растений является гаплоидной тканью, в отличие от триплоидного эндосперма цветковых растений.

На верхнем микропилярном полюсе гаметофита образуются два типичных архегония. В брюшке каждого из них находится крупная яйцеклетка. После формирования яйцеклетки женский гаметофит готов к оплодотворению.

Оплодотворение совершается внутри семязачатка, при этом спермии по пыльцевой трубке проникают к архегониям и один из них сливается с яйцеклеткой. Вторая пара гамет обычно не дает зиготы.

Такой тип оплодотворения называют сифоногамией. Из зиготы со временем развивается зародыш семени. Развитие зародыша — весьма сложный процесс, на деталях которого мы остановимся весьма поверхностно, поскольку это предмет особой дисциплины — биологии развития, которую вы будете изучать позже.

При делении зиготы образуется две клетки: терминальная и базальная. Из терминальной клетки развивается так называемый подвесок, а из базальной — зародыш.

Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки

Цикл размножения голосеменных:

1 – женская шишка; 2 – семенная чешуя с двумя семязачатками; 3 – микропиле; 4 – мегаспоры; 5 – нуцеллус семязачатка; 6 – интегумент, один листочек; 7 – нуцеллус, образующий перисперм; 8 – архегоний; 9 – первичный эндосперм; 10 – мужская шишка; 11 – микроспорофилл с двумя микроспорангиями; 12 – антеридиальная клетка; 13 – сифоногенная клетка, клетка трубки; 14 – ядро спермагенной клетки; 15 – ядро клетки-ножки; 16 – клетка трубки; 17 – зародыш семени; 18 – первичный эндосперм; 19 – семенная кожура; 20 – шишка, возраст которой один год; 21 – шишка, возраст которой – два года.

Жизненный цикл растения: краткое описание, этапы, анализ и особенности

Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки

Жизненный цикл растения состоит из трёх последовательных этапов:

  • зарождение;
  • развитие;
  • размножение.

Он может быть простым и сложным. В качестве примера простого цикла можно привести хлореллу, которая размножается спорами. Развиваясь, эта зелёная водоросль становится вместилищем 4–8 автоспор, которые растут внутри материнского организма и покрываются собственной оболочкой. Но среди растений чаще встречается сложный цикл развития, который состоит из 2–3 простых.

Особенности жизненных циклов растений

Важным свойством всего живого является способность размножаться. Способ размножения бывает:

  • половой (гаметами);
  • бесполый (спорами);
  • вегетативный (частью организма).

В сложных циклах при половом размножении всегда есть несколько обособленных фаз гаметы и зиготы. Гамета — это созревшая половая клетка с гаплоидным (ординарным) набором хромосом. Зигота с диплоидным (двойным) набором образуется в результате объединения двух гамет. Из зиготы развивается спорофит, который производит гаплоидные споры. Из спор — гаметофит, который бывает мужским и женским.

Для примера можно взять равноспоровый папоротник, у которого бывает две формы особей — сам папоротник (спорофит) и его заросток (гаметофит). Заросток — это потомство взрослых особей папоротника. Он существует очень короткий период, но успевает произвести на свет единственную крупнолиственную особь. Жизненный цикл растения из-за этой особенности размножения состоит из чередования поколений: от взрослого папоротника к заростку и снова к взрослому папоротнику.Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки

Способы размножения

Половым способом размножается большинство растений. При этом происходит образование нового организма из зиготы после оплодотворения и объединения гамет (сингамии). Партеногенез — размножение без оплодотворения — также относится к половому способу: дочерний организм образуется из изогаметы, что роднит изогаметы и споры. Половое размножение практически всегда сочетается с другими способами — вегетативным или бесполым, так как само оно отличается низкой продуктивностью.

Одновременно этот способ и бесполое размножение встречается у папоротников, а в связке с вегетативным вариантом — у некоторых водорослей. У семенных растений формирование половой клетки происходит из одной дочерней зиготы, в результате чего этот процесс больше напоминает не размножение, а воспроизведение.

При бесполом размножении образуются зооспоры — клетки без клеточной стенки, которые у многоклеточных растений находятся в специальных спорангиях, и неподвижные клетки — апланоспоры. Самостоятельно такой способ размножения встречается в природе очень редко. Обычно он сочетается с половым или вегетативным.
Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки

Существует 2 типа спор: митоспоры, которые возникают при бесполом способе размножения, а мейоспоры — возникающие при половом. Митоспоры появляются при помощи митоза, в результате чего получается особь, похожая на материнскую. Мейоспоры образуются посредством мейоза при прорастании зиготы или в спорангиях. Для большинства растений характерны оба способа размножения, благодаря которым получаются две разные формы особей.

Вегетативный способ размножения

При вегетативном варианте размножения происходит разделение на акинеты — толстостенные клетки. Он заключается в отделении от маточника какой-то его части — выводковой почки или тельца. Таким способом размножаются некоторые низшие растения, в том числе саргассовые, бурые и красные водоросли. Вегетативно размножаются даже цветковые растения, например ряска. У некоторых из них образуются выводковые почки, которые опадают на землю и там укореняются. Также почки могут ответвляться и отделяться от материнского растения. У покрытосеменной группы растений очень часто встречается развитие побегов под землёй от корневища.

Распространение растений

Одним из финальных этапов размножения является распространение растений. В природе может быть 3 варианта расселения: зародышами, спорами и семенами. В крайне редких случаях распространение может происходить при помощи зигот. Ещё К. Линней связывал семенное и споровое распространение с тайнобрачными и явнобрачными растениями. Ко второму типу относилась группа голосеменных и покрытосеменных растений, а к первому — все остальные группы, в том числе водоросли, моховые и папоротники.

Способы размножения растений прошли длинный эволюционный путь от вегетативного к бесполому и половому. Сейчас разделение растений на споровые и семенные связывают не с распространением, а с размножением. Семенной способ выделяется в отдельную группу, так как он считается соединением размножения спорами и гаметами. Семенное размножение включает в себя несколько этапов: образование зигот, гамет, спор, зародышей и семени, а также расселение растения.

Чередование поколений

Жизнь растений в форме двух разных поколений может носить различные названия: смена форм развития, чередование поколений и т. д. Сменяемость большого папоротника и заростка в случае с равноспоровым папоротником — это пример чередования поколений, отмеченный фазами взрослого состояния форм особей. Эти две формы настолько отличаются внешне, что в них трудно узнать одно и то же растение. Заросток папоротника очень сложно заметить невооружённым глазом. У покрытосеменных растений аналог заростка — зародышевый мешок, который крайне мал и скрыт в глубине цветка. Среди некоторых групп водорослей эти формы особей похожи внешне, но совершенно различаются биологическими признаками. Чередование поколений встречается практически у всех высших растений и эволюционно развитых водорослей. Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки

Жизненные циклы высших растений

Жизненный цикл высших растений, если не считать мохообразные, характеризуется тем, что гаметофит развит слабо, а в жизненном цикле большую часть занимает спорофит. Мохообразные растения отличаются тем, что спорофит развивается внутри женского полового органа и находится в непрерывной связи с гаметофитом. В случае с листостебельными мхами он выглядит как коробочка со спорами, растущая из верхней части гаметофита.

Остальные высшие растения обладают ярко выраженными спорофитами, которые представляют собой большие и сложные многоклеточные организмы с такими органами, как листва, стебли и корневая система. Большинство растений, которые человек представляет себе, когда говорит о хвощах, папоротниках или других группах, — спорофиты.

Жизненные циклы цветковых растений

Самыми прогрессивными в плане эволюции являются цветковые растения. Жизненный цикл цветковых растений характеризуется тем, что часто зародыш способен развиваться из неоплодотворённой яйцеклетки (апомиксис). Преобладающей формой цветковых является разноспоровый спорофит, представляющий собой растение с листьями и стеблем. Мужской гаметофит представлен пыльцевым зерном, а женский — зародышевым мешком (он развивается быстрее, чем у голосеменных). Органом как полового, так и бесполого размножения является видоизменённый побег — цветок. Зачатки семян защищены стенками завязи. Жизненный цикл развития растений этой группы заканчивается после оплодотворения и образования семени, зародыш в котором имеет запас питательных веществ и не зависит от внешних факторов.Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки

Жизненные циклы голосеменных и покрытосеменных растений

К группе голосеменных растений относятся представители хвойных деревьев и кустарников. У большинства из них видоизменённые игольчатые листья. Жизненный цикл голосеменных растений отличается тем, что микроспоры (пыльца) образуются в мелких мужских шишках (пыльниках), а мегаспоры — в женских (семязачатках). Из микроспор образуется мужской гаметофит, а из мегаспоры — женский. Жизненный цикл растения из этой группы отличается тем, что оплодотворение происходит при помощи ветра, который доставляет пыльцу к семязачаткам. После этого внутри семяпочки начинает развиваться зародыш, а из него образуется семя. Оно лежит на семенных чешуях и ничем не прикрыто. Семя даёт новый спорофит, из которого вырастает новое растение. Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки

Жизненный цикл покрытосеменных растений отличается тем, что у этой группы есть цветок, в котором образуются споры и происходит оплодотворение гаметофитов и развитие семян. Особенность этой группы – в защите семян, которые скрыты внутри плода и защищены от воздействий внешней среды.

Жизненный цикл споровых растений

Споровые растения не цветут, потому их также называют нецветковыми. Они бывают двух категорий:

  • высшие (папоротники, хвощи, мхи, плауны);
  • низшие (водоросли, лишайники).

Жизненные циклы споровых растений в зависимости от вида могут идти половым или бесполым вариантом. Они не способны размножаться половым способом без участия водной среды. Для полового размножения используется гаметофит, а для бесполого — спорофит. Существует две подгруппы споровых растений: гаплоидная и диплоидная. В гаплоидную подгруппу входят мхи, хвощи и папоротники, у которых более развит гаметофит, а спорофит формируется в виде заростка. Гаплоидная подгруппа отличается тем, что спорофит имеет в ней подчинённый статус. Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки

Жизненные циклы растений: схемы

Мхи — представители примитивного вида высших растений. У них очень условное деление организма на стебель и листья, вместо корней — нитеобразные ризоиды. Произрастают они в болотистых, влажных местах и очень сильно испаряют влагу. Размножаются половым путём, спорофит зависит от гаметофита, споры образуются в специальной коробочке, которая находится над гаметофитом и связана с ним. Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки

Представители папоротников обладают большими перистыми листьями (спорангии расположены на нижней стороне). У растения есть ярко выраженная корневая система, а лист на самом деле является системой ветвей, который называется вайей или предпобегом. Жизненный цикл растения группы папоротников состоит из двух фаз: половой и бесполой. Жизненный цикл растений - Дистанционные урокиПоловая фаза происходит при участии гамет, а бесполая — спор. Бесполое поколение начинается с диплоидной зиготы, а половое — с гаплоидной споры. Сменяемость этих фаз и составляет большую часть цикла.

Жизненный цикл покрытосеменных растений: определение, особенности, виды, циклы жизни и увядания

В растительном мире самой совершенной и многочисленной группой является отдел покрытосеменных или цветковых растений. К ним относятся все растения, которые снабжены органом семенного размножения – цветком. Всего на планете насчитывается больше 350 тысяч различных видов растений, и из них ¾ части принадлежит к покрытосеменным. Они спокойно могут расти в воде, засушливых пустынях и разноцветным ковром покрывают земли степей. В этой статье будет рассмотрен жизненный цикл покрытосеменных растений, которые отлично приспособились к различным природным условиям и распространены от ледяной Арктики до Антарктиды.

Определение

Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки Вам будет интересно: Что такое гарбуз? Это арбуз или тыква?

Покрытосеменными или цветковыми называются растения, органом семенного размножения которых является цветок. К ним принадлежат травы, цветы, кустарники и деревья. В цветках развиваются мужские и женские гаметы (репродуктивные клетки). Семена располагаются внутри завязи, в плодах, отсюда и название – покрытосеменные. Цветки разнятся по форме, величине, строению и окраске. У одних растений они опыляются ветром, у других – насекомыми. Вегетационный период также у всех разный – от нескольких недель (у эфемеров) до сотен лет (у дуба). Все покрытосеменные имеют различную высоту. Существует много растений с прямостоячими стволами, но есть ползучие, стелющиеся и лазающие стебли. Довольно разнообразна корневая система и листья. Несмотря на такое различие существует определенный жизненный цикл покрытосеменных. Все растения объединяются в группы по характерным особенностям. Основным критерием систематики является степень родства растений между собой. Все цветковые делятся на два класса – двудольные и однодольные.

Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки

Они имеют огромное значение как в природе, так и в жизни индивида. Некоторые из них употребляют в пищу люди, а другие идут на корм домашним и диким животным. Растительное сырье применяют в различных отраслях промышленности. Декоративные растения используют для озеленения, древесные – для строительства, лекарственные – в медицине традиционной и народной.

Цикл развития покрытосеменных растений

Наблюдается смена поколений. Благодаря мейозу образуются споры, а гаметы – это результат митоза. И те, и другие формируются в цветке. Поэтому его называют органом полового и бесполого размножения. В зернах пыльцы (микроспорах) образуются в больших количествах мужские гаметы, которые переносятся насекомыми или ветром на рыльце пестика.

Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки Вам будет интересно: Тюдоры: история династии, основатель, последний правитель, время правления

Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки

Такое явление дает возможность покрытосеменным растениям обходится без плавающих сперматозоидов. На всех этапах развития и зародыши, и спермии с яйцеклетками находятся под надежной защитой тканей сапрофита. Результат – высокая жизнеспособность цветковых представителей флоры.

Строение цветка

Цикл покрытосеменных растений – это чередование поколений гаметофита (полового) и спорофита (бесполого), который представлен обычным растением, состоящим из стебля, корня, листьев и цветка.

Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки

Венчик из лепестков последнего и зеленые чашелистики – это защита для женской части цветка (пестика) и мужской (тычинок). Пестик включает в себя рыльце, столбик и завязь с яйцеклеткой. Тычинки наделены способностью производить пыльцу, которая, попав в завязь, оплодотворяет яйцеклетку. В результате образуется семечко. Плод, защищающий семя и позволяющий ему распространяться, возникает из завязи.

Особенности покрытосеменных растений

Исключительность этих растений заключается в следующем:

  • Двойное оплодотворение. Из одного семени после контакта с яйцеклеткой возникает зигота. Далее из нее образуется зародыш. Из второго образуется триплоидная клетка, впоследствии приводящая к развитию эндосперма, содержащего питательные вещества.
  • Пыльца первоначально попадает на рыльце пестика и далее в пыльцевой вход семяпочки. Последняя защищена от повреждений, так как заключена в пестиковую полость завязи.

Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки

  • Наличие цветка дает возможность размножения семенами.
  • Гаметофит женский – это зародышевый мешок, а мужской – пыльцевое зерно. Они довольно быстро развиваются и значительно упрощены, в отличие от других растений. С другой стороны, они находятся под постоянной защитой и зависят от спорофита.
  • В жизненном цикле покрытосеменных преобладает диплоидный спорофит.

Разнообразие

Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки Вам будет интересно: Пополняем словарный запас: ипостась — это.

Разнообразие жизненных форм и размеров покрытосеменных поражает воображение индивида. Например, самым миниатюрным представителем считается ряска вольфия, ее диаметр около одного миллиметра. А с другой стороны – гигантский эвкалипт, достигающий в высоту ста метров. Таким образом, среди цветковых существуют:

  • травы;
  • кустарники;
  • деревья;
  • кустарнички;
  • лианы и другие.

Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки

Первые три считаются основными. Кустарники и деревья являются многолетними. Деревья некоторых пород способны прожить более тысячи лет. Среди травянистых растений много однолетних. За вегетационный период они проходят весь жизненный цикл покрытосеменных. Кратко это можно описать следующим образом:

  • Вырастают из семян.
  • Цветут.
  • Образуют семена.
  • Отмирают.

    Довольно много в природе многолетних и двулетних видов трав. В случаях, если они произрастают в местах, где холодные зимы, зеленая наземная часть на период холодов отмирает. Однако в земле остаются клубни или корневища, имеющие некоторый запас питательных веществ. В весеннее время образуется новая зеленая часть растения. Важно помнить, что двулетние растения дают плоды и цветут только на второй год, и затем растение гибнет. А многолетники ежегодно радуют цветением. Вот такая разная продолжительность жизни покрытосеменных растений. Кроме того, среди цветковых встречаются сапрофиты, паразиты и полупаразиты, которые полностью утратили способность к фотосинтезу.

    Основные отличия в размножении покрытосеменных и голосеменных растений

    Исключительностью покрытосеменных считается наличие цветка, в котором появляются и проклевываются споры, образуя женское и мужское половое поколение с гаметами, а также осуществляется опыление, гиногенез и развитие семян. У покрытосеменных гаметофитов семена образуются в пестиках и тычинках, а не в шишках, как у голосеменных. У покрытосеменных семязачатки образуются внутри пестика, в отличие от голосеменных. Благодаря этому они надежно спрятаны и защищены от плохих условий окружающей среды. После оплодотворения образуется семя из семязачатка, а плод возникает из нижней части пестика. Следующим отличием является двойное оплодотворение цветковых, т. е. эндосперм у них образуется после, а у голосеменных до оплодотворения. Кроме того, вегетативный партеногенез есть только у покрытосеменных. Таким образом, жизненный цикл покрытосеменных несколько иной, чем у голосеменных представителей растительного мира.

    Отличие полового размножения от вегетативного

    Цветковым растениям присуще как половое, так и вегетативное размножение. Первое связано с цветком, так как он считается репродуктивным органом. Из образовавшейся в результате слияния гамет зиготы в дальнейшем развивается зародыш нового растения.

    Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки

    А при вегетативном способе размножения новые представители образуются благодаря регенерации листьев, побегов, корней, т. е. вегетативных органов.

    Голосеменные растения

    При размножении эти представители растительного мира производят семена, а не споры. Кроме того, они не образуют плодов, а их семена не защищены и находятся на поверхности чешуек шишек. Лиственница, сосна, ель – это самые известные экземпляры голосеменных растений. У большей части вместо листьев хвоинки (иголки). Большую группу среди голосеменных составляют хвойные растения, а также они представлены лианами, деревьями и кустарниками. Травы в отделе голосеменных отсутствуют. Все голосеменные – это вечнозеленые многолетники с высокой продолжительностью жизни. Из семязачатков развиваются семена, у которых в кожице имеются питательные вещества, это считается важным преимуществом перед споровыми растениями.

    Цикл голосеменных

    Жизненный цикл голосеменных и покрытосеменных растений имеет некоторые отличия. У первых доминирует бесполое поколение, а гаметофит развивается на спорофите. Рассмотрим более подробно развитие голосеменных на примере вечнозеленого дерева (сосны). Взрослое растение – это спорофит. Созревают споры в так называемых спорангиях, находящихся в шишках. Причем мужские и женские отличаются по цвету: первые желтого оттенка, а вторые – красные на первом году. В конце весны (в мае) и в начале первого летнего месяца мужские споры вываливаются из своих домиков и с помощью ветра перебираются на шишки противоположного рода. Женские споры прорастают внутри спорангиев, образуя заросток с двумя органами. Именно в них и происходит развитие яйцеклетки, т. е. заросток – это гаметофит. Он и есть новое поколение сосны и одновременно материнский организм для будущего зародыша. Мужской гаметофит – это пыльца, из которой образуются спермии.

    Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки Вам будет интересно: Знаете ли вы, что такое покои?

    Жизненный цикл растений - Дистанционные уроки

    В первый год гаметы обоих полов недозрелые, поэтому оплодотворения нет. Женские шишки после опыления закрываются, и на протяжении года в них развиваются гаметы мужские и женские. Через год в женских позеленевших и одревесневших шишках осуществляется оплодотворение. Первой клеткой спорофита является зигота, которая делится и образуется из новых клеток зародыш, имеющий корень и побег, т. е. вегетативные органы. Вокруг него возникает оболочка и откладываются питательные вещества. Так формируется семя в женской шишке. На третий год они приобретают коричневый оттенок и раскрываются. В результате семена попадают в почву и прорастают, появляется молодая сосна – спорофит.

    Заключение

    Известно более 350 семейств, около тринадцати тысяч родов и более трехсот тысяч видов покрытосеменных растений. Эти автотрофные организмы являются важным компонентом оболочки Земли.

    Цветковые растения доминируют над голосеменными. Они дают возможность существовать животному миру. Доказано, что некоторые группы животных зародились только после того, как Землю заполонили покрытосеменные растения. Это, пожалуй, единственная группа, представленная среди высших растений, экземпляры которой смогли заново освоить морскую среду, т. е. вместе с водорослями в соленой воде обитают различные виды цветковых.

  • Помогла статья? Оцените её
    Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5
    Загрузка...