Отдел высшие растения отдел плауновидные

53. Отдел Плауновидные. Общая биологическая характеристика, классификация, значение.

54. Отдел Хвощевидные. Общая биологическая характеристика, классификация, значение.

55. Отдел Папоротниковидные. Общая биологическая характеристика, классификация, значение.

Отделы плауновидных, хвощевидных и папоротниковидных представляют собой большую группу высших наземных споровых растений, имеющих листья, стебли, корни с сосудисто-волокнистыми пучками. В жиз­ненном цикле хорошо выражено чередование поколений. Спорофит пред­ставлен вегетативным растением. На спорофите в спорангиях формируются гаплоидные споры. У одних представителей — равноспоровых — они морфоло­гически одинаковые, у других — разноспоровых – различные — микроспоры и мегаспоры. Из спор развивается заросток — половое поколение. У равноспоро­вых он обоеполый, у разноспоровых — раздельнополый (мужской и женский).

Отдел плауновидные – LYCOPODIOPHYTA. Древовидные формы вымерли, имели важное значение в образовании ка­менного угля. Сохранились травянистые низкорослые, до 70 см высотой рас­тения со слабо разветвленными корнями и небольшими тонкими листьями ти­па филлоидов. Среди них имеются равноспоровые и разноспоровые формы. Различают два класса: плауновидные и шильниковые.

Равноспоровые формы представлены растениями порядка плауновых. Типичным представителем является плаун булавовидный (Lycopodium clavatum), который распространен в хвойных лесах. Имеет стелющийся, дихотоми­чески разветвленный стебель с мелкими линейно-шиловидными листьями и слабо развитыми корнями. Длина стебля до 6 и более метров. На верхушечных побегах несет парные спороносные колоски. Колосок состоит из стержня с листочками — спорофиллами. В пазухах спорофиллов сидят одиночные почко­видные спорангии с большим количеством одинаковых спор. Спора дает зарос­ток — двуполый гаметофит плауна. Заросток лишен хлорофилла, оплетен гифами гриба — микориза. На верхней стороне гаметофита развиваются архегонии с яйцеклетками и антеридии со сперматозоидами. После оплодотво­рения из зиготы развивается зародыш, из зародыша — взрослое растение спорофитного типа. На образование из споры гаметофита и развитие из него спо­рофита уходит свыше 20 лет.

Споры плауна используются в медицине в качестве детской присыпки, для обсыпки пилюль, в литейном производстве, пиротехнике и др.

Разноспоровую форму представляет селягинелла из класса полушниковых (Isoetopsida) — Selaginella, которая распространена в основном в тропиках. В СНГ произрастает только 8 видов. Селягинелла имеет более нежные дихото­мически ветвящиеся стебли небольших размеров. Образует небольшие кустики до 10 см. Спороносные колоски имеют спорангии двух типов. Микроспоран­гии с большим количеством микроспор, мегаспорангии с 4 мегаспорами. Разноспоровость как начало половой дифференциации представляет прогресс эво­люции. Споры дают заростки: микроспоры — мужской, мегаспоры — женский. Гаметофиты сильно редуцированы. Мужской состоит из антеридия и одной вегетативной клетки, на женском заростке — несколько архегониев с яйцеклет­ками. Заростки очень малы и не покидают оболочки споры. После оплодо­творения яйцеклетки из зиготы образуется зародыш, а из него образуется взрослый спорофит. Большого практического значения не имеет. Тропические формы иногда разводятся как декоративные растения.

Отдел хвощевидные – EQUISETOPHYTA. Представители этого класса древовидные формы — каламиты — играли боль­шую роль в растительном покрове Земли каменноугольного периода. Сохра­нились лишь мелкие травянистые растения рода хвощей, которых насчитыва­ется около 20 видов. В СНГ распространены хвощи: полевой, луговой, болот­ный, лесной, топяной, ветвистый и др.

Особенности биологии и строения растений рассмотрим на примере хвоща полевого — Equisetum arvense.

Как правило, это многолетний полевой сорняк. Зимует в виде корневища с запасом питательных веществ как в корневищах, так и в клубнях, обра­зующихся на них.

Ранней весной из корневищ вырастают бледно-розовые спороносные побеги высотой около 20 см. Стебли этих побегов прямостоячие, сочные, неветви­стые с резко выраженными узлами и междоузлиями. Листья недоразвитые, мелкие, узкие, своими основаниями срастаются в трубку, располагаются мутов­ками. На верхушке побега — спороносный колосок. Ось спороносного колоска покрыта видоизмененными листьями — споролистиками. На споролистиках образуются спорангии, в спорангиях — споры. Внешне споры одинаковы, а физиологически могут быть различными. Каждая спора перекре­щена 4 лентовидными придатками — элатерами, удерживающими несколько спор вместе. При созревании спор ленты распрямляются и разбрасывают их.

В благоприятных условиях споры прорастают и дают двуполый или раздель­нополые заростки, что зависит от условий произрастания. Архегонии и анте­ридии погружены в ткань заростка. В антеридиях образуются около 200 спер­матозоидов, которые передвигаются в капле воды. Из оплодотворенной яйце­клетки развивается зигота, зародыш, из зародыша — взрослый спорофит.

После созревания и осыпания спор весенние спороносные побеги хвоща от­мирают, вместо них из того же корневища образуются вегетативные побеги спорофита. Стебли этих побегов прямостоячие, ветвистые с редуцированными чешуйчатыми листьями, обеспечивают пополнение запасных веществ в корне­вище. Таким образом, половое и бесполое поколения существуют самостоя­тельно. Большого практического значения не имеют. Вегетативные побеги хвоща полевого используются в медицине в качестве мочегонного средства.

Отдел папоротниковидные — PTEROPHYTA — POLYPODIOPHYTA. Папоротники, как плауны и хвощи, происходят от псилофитов. Объединяет около 10 тыс. видов, в СНГ — 100 видов. Включает классы: Marattiopsida, Polypodiopsida.

В качестве типичного представителя настоящих папоротников рассмотрим щитовник мужской — Aspidium filix mas, широко распространенный в лесах умеренной зоны. Размножается корневищами, бесполым и половым путем. Из корневищ вырастает пучок листьев. Молодые листья свернуты улиткой у основания взрослых, начинают развертываться под почвой и на третий год заканчивают формирование, достигая в длину 1 и более метров. Сформированные листья двоякоперистораздельные, растут верхушкой и каждый год отмирают. К середине лета на нижней стороне листа образуются спорангии. Спорангии сидят группами на толстом выросте — плаценте, образуя сорусы. В каждом спорангии споры округлой формы с двойной оболочкой (экзина и интина).

В благоприятных условиях спора прорастает и дает заросток (половое поко­ление, гаметофит). На нижней стороне заростка развиваются ризоиды, кото­рыми он прикрепляется к земле, а также антеридии и выше архегонии. Пере­движение сперматозоидов связано с водой.

Из зиготы вырастает зародыш, а из зародыша — взрослое растение — споро­фит (диплоидный), заросток погибает.

Кроме мужского щитовника растет орляк обыкновенный — Pteridium angelinum, щитовник женский — Athyrium filix — femina.

С точки зрения прогресса эволюции предоставляет интерес водный папо­ротник — сальвиния — Salvinia natans, который образует споры двух типов: мик­роспоры и мегаспоры в микро- и мегаспорганиях как начало половой диффе­ренциации.

Большого практического значения папоротники не имеют. Корневища мужского щитовника и некоторых других видов используются в медицине для приготовления противоглистных препаратов.

Заключение. В эволюции высших споровых растений выделилось 2 направления. В од­ной линии развивается и совершенствуется гаметофит, а спорофит занимает подчиненное положение. Это линия моховидных, не приведшая к возникнове­нию новых форм растений, оказалась слепой линией эволюции.

В другой линии усложняется спорофит, который занял доминирующее по­ложение в цикле развития растений, а гаметофит все больше редуцировался.

Эволюция спорофитной линии шла через развитие макрофилии, разноспоровости, расчленения тела на органы, совершенствование и усложнение стебля, постепенный отход от оплодотворения в водной среде и обеспечивала все разнообразие растительной жизни планеты.

56. Отдел Голосеменные. Общая характеристика, цикл развития, значение. Классификация.

Микроспоры содержатся в микроспорангиях, мегаспоры – в мегаспорангиях или мегасинангиях. Семязачаток – это видоизмененный мегасинангий.

Периферические мегаспорангии стерилизовались и образовали покровы семязачатка – интегументы. Функционирует только центральный мегаспорангий – нуцеллус (или ядро) семязачатка.

Голосеменные – 900 видов, в РБ – 4. Распространены почти повсеместно. Представлены преимущественно деревьями, реже – кустарниками, и очень редко лианами. Травянистых растений среди них нет. Листья у большинства видов видоизмененные – игольчатые. Могут быть мелколистные и крупнолистные. Подавляющее большинство голосеменных – вечнозеленые.

Расселяются они семенами, которые формируются из семязачатков. Семязачатки голые, расположены на мегаспорофиллах или на семенных чешуях, собранных в женские шишки.

В цикле развития голосеменных наблюдается последовательная смена двух поколений – спорофита и гаметофита с господствующим спорофитом. Гаметофиты сильно редуцированны, причем мужские гаметы не имеют антеридиев.

У молодых побегов образуются мужские шишки, на оси которых расположены многослойные чешуйчатые листочки или микроспорофиллы. На их нижней поверхности находятся два микроспорангия – пыльцевых мешка, в которых образуется пыльца. Каждое пыльцевое зерно снабжено двумя воздушными мешками. В пыльцевом зерне имеются две клетки, одна из которых в последствии формируют пыльцевую трубку, другая после деления образует два спермия.

На других побегах того же растения образуются женские шишки красного цвета. На их главной оси располагаются мелкие прозрачные кроющие чешуйки, в пазухах которых сидят крупные толстые, впоследствии одревесневающие чешуи. На верхней стороне этих чешуй расположено по два семязачатка, в каждом из которых развивается женский гаметофит – эндосперм с двумя архегониями с крупной яйцеклеткой в каждом из них. На верхушке семязачатка, снаружи защищенного интегументом, имеется отверстие – пыльцевход.

Пыльца через пыльцевход попадает в семязачаток, где прорастает в пыльцевую трубку, которая проникает к архегониям. Образовавшиеся два спермия по пыльцевой трубке попадает к архегониям. Затем один из спермиев сливается с яйцеклеткой, а другой отмирает. Из оплодотворенной яйцеклетки формируется зародыш семени, а семязачаток превращается в семя. Семена созревают на второй год, высыпаются из шишки, и переносятся ветром или животными.

Голосеменные используются: строительство, мебель, лекарства, декоративные растения.

Источник