Разнообразие высших растений: происхождение и жизненный цикл, отличия от низших растений
По внешнему виду, по своему строению и биологическим особенностям высшие растения очень разнообразны. К ним, помимо цветковых и голосеменных, относятся также папоротники, хвощи, плауны и мхи. Главным отличием голосеменных от высших споровых растений является семенное размножение. Количество видов достигает 300 тыс., а, по мнению некоторых ботаников, — не менее 500 тысяч.
Общая характеристика
У высших растений выработалось много различных приспособлений и свойств для жизни в разнообразных условиях суши. Наибольшего развития и приспособленности к наземному образу жизни достигли покрытосеменные.
Признаки, характерные для высших растений:
- Дифференцировка на органы и ткани;
- проводящая система, состоящая из ксилемы и флоэмы;
- правильная смена поколений;
- органы полового размножения: антеридии и архегонии;
- для тела растений характерно листостеблевое строение.
Основания для разделения растений на высшие и низшие
Все представители растительного мира в зависимости от строения делятся на 2 группы — низшие и высшие.
Основным критерием, по которому растения относят к высшим, является наличие сложной тканевой структуры. Она представлена проводящими и механическими тканями. Также отличительным признаком является наличие трахей, трахеид и ситовидных трубок, которые быстро доставляют питательные вещества от корня к листьям, соцветиям, стеблям.
Низшие в свою очередь имеют примитивное строение, состоят из одной клетки, есть многоклеточные организмы, тело которых называют талломом. Они лишены корней, стеблей, и листьев.
Отсутствие мышечной и нервной тканей
Высшие растения — это группа живых организмов, занимающих особое место в природе. Представители растительного мира способны к фотосинтезу, они преобразуют энергию солнечного света в органические вещества и кислород. Питание они получают из почвы и окружающей их среды, таким образом, им не нужно перемещаться в поисках пищи. Оплодотворение осуществляется с помощью грызунов, насекомых, ветра, поэтому мышечная и нервная ткань у них не развита. В отличие от животных, которые преодолевают огромные расстояния для добычи пищи, и поиска благоприятных мест размножения и выращивания потомства.
Значение в природе и жизни человека
- Обогащение кислородом атмосферного воздуха.
- Неотъемлемое звено пищевых цепочек.
- Используются в качестве строительного материала, сырья для изготовления бумаги, мебели и д.т.
- Применение полезных свойств в медицине.
- Производство натуральных тканей (лен, хлопок).
- Очищают воздух от пылевых загрязнений.
Жизненный цикл
Для высших растений характерно наличие ясно выраженного чередования двух поколений: полового (гаметофита) и бесполого (спорофита). Спорофит у них постепенно занял доминирующее положение над гаметофитом. Только мохообразные представляют исключение, так как у них большего развития достигает гаметофит, а спорофит, наоборот, значительно редуцирован.
В процессе эволюции половой процесс усложнился, развились многоклеточные половые органы, которые хорошо защищают яйцеклетку от высыхания. Женская гамета — яйцеклетка — неподвижна. Постепенно произошли значительные изменения в строении и физиологии мужских половых клеток.
Жизненный цикл и смена поколений
Подвижные, обладающие жгутиками сперматозоиды превратились у более совершенных типов высших растений (покрытосеменных) в спермии без жгутиков, потерявшие способность к самостоятельному передвижению. И если у более древних наземных представителей (мхов, плаунов, хвощей и папоротников) наблюдается еще зависимость акта оплодотворения от водной среды, то у более организованных типов (большинства голосеменных и всех покрытосеменных) наблюдается уже полная независимость полового размножения от капельно-жидкой воды.
Спорофит — бесполое диплоидное поколение, на котором образуются органы бесполого размножения — спорангии. В них после редукционного деления образуются гаплоидные споры. Из них развивается гаплоидный гаметофит.
Происхождение
Около 400 млн. лет назад появились первые формы растений, приспособленные к жизни на суше. Выход из воды привел к адаптационным изменениям в строении отдельных видов, которым для выживания были необходимы новые структурные элементы.
Так растительный мир покинул пределы водной среды и начал заселять просторы суши. Такими «землепроходцами» были ринофиты, которые росли у берегов водоёмов.
Это переходная форма жизни между низшими растениями (водорослями) и высшими. В строении ринофитов много сходного с водорослями: не прослеживались настоящие стебли, листья, корневая система. Прикреплялись к почве с помощью ризоидов, через которые получали питательные вещества и воду. Ринофиты обладали покровными тканями, которые защищали их от высыхания. Размножались при помощи спор.
Риниофитовые в дальнейшем видоизменялись и дали начало для развития плаунов, хвощей, папоротников, которые уже имели стебли, листья, корни. Это были предки современных споровых растений.
Почему мхи и цветковые относят к высшим споровым?
Мхи — это высшие растения, которые имеют наиболее примитивное строение. Корневая система отсутствует. От водорослей их отличает наличие ризоидов, тело дифференцировано на органы и ткани. Размножаются мхи, как и высшие растения, спорами.
Читайте также: Полиэстер что за ткань пропускает воду
Цветковые представители имеют тело, разделенное на органы. Вегетативные органы — корень с побегом, которые обеспечивают рост и развитие. А также репродуктивные органы – плод, семена, цветок, отвечающие за распространение.
Сходства и различия с водорослями
- Водоросли не дифференцированы на органы и ткани, часто тело представлено одной клеткой или их скоплением. Высшие растения наделены хорошо развитыми тканями, имеют корни, листья, стебли.
- У водорослей преобладает бесполое размножение, путём деления исходной материнской клетки. Им свойственно также вегетативное и половое деление. Для высших споровых растений характерно строгое чередование полового и бесполого поколений.
- Какие органоиды отсутствуют в клетках высших, но характерны для низших видов? Это центриоли, которые присутствуюттакже в животных.
- Способ питания — обе группы растений фотоавтотрофы.
- Строение клеток: наличие клеточной стенки, хлорофилла, питательных веществ.
- Не могут активно передвигаться, в жизненном цикле последовательно чередуются две фазы: гаметофита и спорофита.
4.4.2. Ткани высших растений
В процессе эволюции у высших растений совершенствование организации сопровождалось усложнением внутреннего строения — появлением органов и тканей.
Ткань — совокупность клеток, сходных по морфологическим и физиологическим признакам и выполняющих определенные функции. Орган состоит обычно из нескольких тканей.
Различают ткани:
1.образовательная (меристема) появляется по мере деления зиготы. Формирует тело зародыша, по мере роста растения перемещается во все его точки роста – верхушки корней, стеблей, в основания междоузлий и листьев – это первичные меристемы (их клетки делятся в поперечном, радиальном и тангенциальном – параллельным поверхности – направлениях; лежат беспорядочно):
Основное свойство меристем – способность делиться митозом и дифференцироваться (преобразовываться в другие ткани).
Меристемы могут возникать и из уже имеющихся тканей – это вторичные меристемы (клетки делятся только в тангенциальном – параллельным поверхности – направлении; лежат четкими рядами):
Камбий – образовательная ткань корня и стебля, состоящая из клеток, при делении и дифференцировке которых с внутренней стороны от слоя камбия откладывается древесина, с внешней – луб (у голосеменных и двудольных растений)
Феллоген (пробковый камбий)
2. покровные ткани растений находятся на границе с внешней средой и защищают их от высыхания, механического повреждения, действия высоких и низких температур, чрезмерного испарения воды, проникновения микроорганизмов:
Кожица (эпидерма) в виде однорядного слоя клеток покрывает листья и однолетние побеги. Наружная поверхность клеток этой ткани часто покрыта кутикулой или восковым налетом, особенно развитых у растений засушливых местообитаний. Основные функции эпидермы — защитная и регуляция газообмена и испарения воды (связь с внешней средой – через устьица)
Пробка сменяет эпидерму, вследствие чего к осени зеленый цвет побегов переходит в бурый; из нескольких слоев отмерших клеток, стенки которых пропитаны жироподобным веществом суберином, непроницаемым для воды и газов. Т.к. живые ткани, лежащие под пробкой, нуждаются в газообмене и удалении избытка влаги, то связь с внешней средой осуществляется через разрывы в пробке, заполненные рыхло расположенными клетками — чечевички.
Пробка вместе со слоями отмерших клеток других тканей входит в состав корки, которая предохраняет стволы деревьев от механических повреждений, лесных пожаров, резкой смены температур и т. п. Корка ежегодно наращивается за счет клеток находящегося под ней камбия.
3. проводящие ткани служат для распространения по всему растению веществ, всасываемых корнями, и веществ, образующихся в листьях и молодых стеблях.
Дальний или осевой транспорт веществ (от листьев к корням и от корней к листьям)
Проводящая система растений состоит из:
Ксилемы или древесины – комплекс тканей, расположенных внутрь ль камбия или в проводящих пучках; обеспечивает восходящий ток воды и минеральных солей.
— древесных волокон (механическая ткань)
-древесной паренхимы (основная ткань)
Флоэмы или луба – комплекс тканей с внешней стороны от камбия или в проводящих пучках; служит для проведения нисходящим током продуктов фотосинтеза к местам их использования или отложения в запас (подземные органы, созревающие плоды и семена и др.).
-ситовидных трубок (проводящая ткань)
-лубяных волокон (механическая ткань)
-лубяной паренхимы (основная ткань)
Дальний, или осевой, восходящий ток осуществляется по трахеидам и сосудам. Трахеиды — мертвые вытянутые клетки, лишенные цитоплазмы, имеющие одревесневшие стенки, в которых находятся поры. Через поровую мембрану происходит фильтрация растворов. Ток жидкости по трахеидам медленный, так как поровая мембрана препятствует движению воды. Трахеиды встречаются у всех высших растений, а у большинства хвощей, плаунов, папоротников и голосеменных служат единственными проводящими элементами ксилемы. У покрытосеменных развиты сосуды — полые трубки, состоящие из отдельных члеников, расположенных друг над другом. В члениках имеются сквозные отверстия — перфорации, благодаря которым быстрота тока растворов многократно увеличивается. Оболочки сосудов пропитываются лигнином и придают стеблю дополнительную прочность.
Читайте также: Ткань бархат всех цветов
Нисходящий ток органических веществ осуществляется по ситовидным трубкам, входящим в состав проводящей ткани — флоэмы (луб). Ситовидные трубки состоят из члеников, поперечные перегородки которых пронизаны мелкими отверстиями, образующими «сито». Клетки ситовидных трубок лишены ядер, но содержат живую цитоплазму, образующую единое целое с цитоплазмой соседних клеток. Скорость движения по ситовидным трубкам меньше, чем скорость движения по сосудам.
Элементы проводящей системы вместе с волокнами механической ткани образуют пучки. Сосудисто-волокнистые пучки хорошо видны в листьях в виде жилок, они распространены в стебле, корнях, плодах и объединяют растение в единое целое.
4. механические ткани формируют «внутренний скелет» растения; обеспечивают прочность его органов: сопротивление нагрузкам на растяжение, сжатие и изгиб. Прочность и упругость клеток механических тканей достигается утолщением и одревеснением их оболочек. В молодых участках растущих органов механических тканей нет, т.к. живые клетки, находясь в состоянии тургора, благодаря плотным клеточным стенкам приобретают упругость.
Наиболее распространенная классификация механических тканей:
Склеренхима – представлена волокнами – длинными узкими клетками с равномерно утолщенной одревесневающей клеточной стенкой и обычно отмершим протопластом. В корне, стебле, плодах. В составе ксилемы (древесные волокна), флоэмы (лубяные волокна) и т.д.
Склереиды – клетки округлой или кубовидной формы с толстыми стенками, способными раздревесневать (утрачивать лигнин). В тканях мезофилла листа, мякоти сочных плодов (каменистые клетки), «косточек» плодов костянок
Колленхима – свойственна только двудольным, под эпидермой надземных органов. Округлая или кубовидная форма клеток, живой протопласт, неравномерное утолщение клеточных стенок (свойства пружины)
5. основная ткань или паренхима, состоит из живых тонкостенных клеток, располагающихся между другими тканями:
основная паренхима – в сердцевине стеблей
древесная паренхима – между сосудами и древесными волокнами в древесине
лубяная паренхима – между ситовидными трубками и волокнами в лубе
хлорофиллоносная паренхима – столбчатая ткань в листе под верхней эпидермой, губчатая – под нижней
запасающая паренхима – в эндосперме семян, клубнях, корнеплодах, плодах
воздухоносная паренхима – у водных растений с плавающими листьями и стеблями.
Bio-Lessons
Образовательный сайт по биологии
Растительные ткани
Группы клеток, сходные по строению, происхождению и выполняемым функциям, образуют ткани.
Из тканей построены органы и системы органов. Разные органы растений вместе образуют единый организм:
группа клеток —> ткань —> орган —> организм
У растений различают 6 видов тканей: образовательную, покровную, основную, опорную, проводящую и выделительную.
1.Образовательная ткань
Образовательная ткань находится на верхушке побега и на верхушке корня. Ее клетки плотно прилегают друг к другу. У них тонкие оболочки. За счет деления клеток растения растут.
Рост побега в длину и разрастание листьев, утолщение стеблей и корней, восстановление поврежденных мест деревьев — функции образовательной ткани. Из клеток образовательной ткани образуются все другие виды тканей.
Со временем клетки утрачивают способность делиться. Они становятся клетками постоянных тканей, таких как покровные, основные, проводящие и др.
2.Покровная ткань
Покровная ткань формируется на поверхности органов. Она представлена кожицей, пробкой и коркой. Защищает растения от высыхания, солнечных ожогов, неблагоприятных условий внешней среды.
Клетки кожицы — эпидермис — образуются на всех молодых органах растений. Эпидермис обеспечивает газообмен, испарение, всасывание, предохраняет органы растений от высыхания.
Но для зимующих растений это ненадежная защита. Вместо него перед наступлением зимы образуется пробка. Эта многослойная ткань состоит из мертвых, плотно прилегающих друг к другу клеток. Она защищает растения.
Корка — это наружная часть коры. Как и пробка, она состоит из мертвых клеток и защищает стволы и ветви от излишнего испарения, перегрева, вымерзания, ожога солнечными лучами, объедания животными.
3.Основная ткань
Основная ткань состоит из живых клеток и образует основу всех органов растения.
В зависимости от функции она подразделяется на фотосинтезирующую и запасающую.
Клетки фотосинтезирующей ткани содержат хлоропласты. В них осуществляется фотосинтез. Основная масса этой ткани сосредоточена в листьях, меньшая часть — в молодых зеленых стеблях.
Запасающая ткань плодов, семян, стеблей, луковиц, листьев, корнеплодов, корневищ участвует в накоплении питательных веществ, которые необходимы прежде всего многолетним растениям.
Читайте также: Дайвинг ткань для лета
Часть клеток основной ткани служит для запасания воды. Водоносная ткань содержится в основном в стеблях и листьях растений пустынных мест обитания и солончаков, например в стеблях кактусов или листьях алоэ.
Воздухоносная ткань рыхлая. У нее хорошо развиты межклеточные пространства (межклетники), в которые проникает воздух. Особенно хорошо они сформированы у растений, произрастающих в воде (водные и болотные) и на глинистой почве.
По воздухоносным межклетникам кислород доставляется к тем частям растения, связь которых с атмосферой затруднена.
Основная ткань (фотосинтезирующая и запасающая)
4.Опорная или механическая ткань
Опорная, или механическая, ткань выполняет у растений функцию каркаса, опоры Она находится в стеблях, листьях и плодах растений. Опорная ткань придает упругость и прочность всем органам растений.
Поэтому при сильном ветре не ломаются хрупкие стебли, не разрываются большие листовые пластинки и листья не срываются с деревьев.
Опорная (механическая) ткань
В мякоти плодов груши, айвы, рябины, в семенах пальмы, в косточках вишни, сливы, абрикоса, персика встречаются каменистые клетки. Они тоже являются опорной тканью.
В органах молодых растений опорная ткань развивается не сразу. Например, косточки незрелых фруктов — сливы, вишни, абрикоса — мягкие, беловатого цвета. По мере созревания плодов их оболочка темнеет и становится твердой.
Семена от повреждений защищает опорная ткань, состоящая сначала из живых клеток. Позже они теряют цитоплазму, стенки утолщаются и древеснеют.
В размещении механической ткани в растительных органах существует особая закономерность. Изучая ее, человек учится у растений создавать прочные, экономичные, радующие глаз здания, башни, мосты, которые к тому же будут естественно вписываться в окружающую среду.
5.Проводящая ткань
Функции проводящей ткани заключаются в проведении воды и питательных веществ из одного органа растения в другой. Она состоит из двух частей.
Одна часть — ксилема, или древесина, — обеспечивает восходящий поток и доставляет воду и минеральные соли от корней в надземную часть растения.
Клетки древесины представляют собой полые трубки (сосуды) с одеревеневшими мертвыми стенками. В сосудах имеются отверстия, через которые вдоль всего сосуда осуществляется движение жидкости.
Другая часть — флоэма, или луб, — обеспечивает нисходящий поток, т. е. проведение образовавшихся в листьях органических веществ в подземные органы. В состав луба входят ситовидные трубки и клетки-спутницы. Луб и древесина расположены в стебле, корне, жилках листьев.
Проводящие ткани: Ксилема и Флоэма.
Органические вещества, образованные в листьях, доставляются к стеблям, корням, точкам роста, плодам, семенам по ситовидным трубкам. Клетки ситовидных трубок живые.
В поперечных перегородках члеников ситовидных трубок имеется большое количество мелких отверстий, как в сите.
У растений элементы проводящей, опорной и запасающей тканей образуют проводящие, или сосудисто-волокнистые, пучки. Они хорошо видны в листьях в виде жилок, распространены в стебле, корнях и плодах.
Осенью отверстия перегородок ситовидных трубок затягиваются мозолистым веществом, и ток органических веществ по трубке прекращается. Растение впадает в состояние покоя.
Весной мозолистое вещество растворяется, и ток по ситовидным трубкам возобновляется. Проводящая ткань осуществляет связь между корнем и побегом.
6.Выделительная ткань
Известно, что у растений нет специальных выделительных органов, как у животных. Но выделительные ткани есть у большинства растений. Ими представлены смоляные и эфирно-масляные ходы, железы, железистые волоски, нектарники и т. д.
Растения выделяют ароматические и сахаристые вещества, привлекающие насекомых-опылителей. Эфирные масла защищают растения от поедания травоядными животными.
Строение растительной клетки
Увеличительные приборы
Группы клеток, сходные по строению, происхождению и выполняемым функциям, образуют ткани. Из тканей построены органы и системы органов. Разные органы растений вместе образуют единый организм. Рост побега в длину и разрастание листьев, утолщение стеблей и корней, восстановление поврежденных мест деревьев функции образовательной ткани. Из клеток образовательной ткани образуются все другие виды тканей. Покровная ткань защищает растения от высыхания, солнечных ожогов, неблагоприятных условий внешней среды. Основная ткань состоит из живых клеток и образует основу всех органов растения. Опорная, или механическая, ткань выполняет у растений функцию каркаса, опоры.
Функции проводящей ткани заключаются в проведении воды и питательных веществ из одного органа растения в другой. У растений нет специальных выделительных органов. Но выделительные ткани есть у большинства растений. Ими представлены смоляные и эфирно-масляные ходы, железы, железистые волоски.
Биологический русско-английский глоссарий
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом