Появление семенного размножения растений
Тип 27 № 23228
Появление семенного размножения у растений, в отличие от спорового, сыграло важную роль в эволюции растительного мира. Приведите не менее четырех доказательств значения этого ароморфоза. Ответ поясните.
1. семена были лучше защищены покровами (семенной кожурой), что обеспечивало их выживание;
2. семена содержали большой запас питательных веществ, что обеспечивало развитие зародыша и его прорастание, меньшую зависимость от внешних факторов;
3. независимость оплодотворения от воды при семенном размножении (в отличие от спорового);
4. семя — многоклеточный орган, что повышает шансы на его выживание, а спора — одна клетка
| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|---|
| Ответ включает в себя все из названных выше элементов и не содержит биологических ошибок | 3 |
| Ответ включает три из названных выше элементов и не содержит биологических ошибок, ИЛИ ответ включает четыре названных выше элемента, но содержит биологические ошибки | 2 |
| Ответ включает два из названных выше элементов и не содержит биологических ошибок, ИЛИ ответ включает три из названных выше элементов, но содержит биологические ошибки | 1 |
| Ответ неправильный, ИЛИ ответ включает в себя только один из названных выше элементов, ИЛИ ответ включает в себя два из названных элементов, но содержит биологические ошибки | 0 |
| Максимальный балл | 3 |
Источник
Когда возникли голосеменные растения и в чем их специфика
Голосеменные растения являются группой растительных организмов, не обладающих специфическими способами защиты семян.
Классификация голосеменных выглядит следующим образом:
К голосеменным растениям причисляют:
Голосеменные — это около тысячи видов, восемьдесят родов и четырнадцать семейств.
У таких растений наблюдаются определенные адаптации, благодаря которым они вышли на новый эволюционный уровень. Это:
- редуцированный гаметофит, находящийся внутри спорофита;
- неподвижность мужских гамет, переносимых при помощи ветра, насекомых и пыльцевых зерен. Их оплодотворение происходит без воды;
- развивающийся внутри семени зародыш получает защиту и систематическую пищу в виде питательных веществ;
- наличие устьиц на эпидерме наземных органов и эпидерме листьев. Это обеспечивает хороший газообмен между растением и атмосферой.
Появление семенного размножения и уменьшение роли гаплоидной стадии развития — важнейшие ароморфозы в ходе эволюции растений.
Развитие семян голосеменных происходит на поверхности спорофилла. Оно защищается в результате смыкания спорофилла.
Когда возникли голосеменные растения
Поздний карбон — а это примерно 319 млн. лет назад — время появления голосеменных. После они распространились по всем широтам, в том числе они стали обосновываться в достаточно сухих местах.
Для голосеменных свойственно размножение при помощи семени, а в их жизненном цикле преобладает диплоидный спорофит. Эта группа растений имеет женские и мужские половые органы (антеридии и архегонии).
Также у них есть еще одна особенность: длительное функционирование камбия, который образует ксилему или древесину, флоэму и луб.
Камбий представляет собой образовательную ткань голосеменного растения, способную дать начало любому типу растительной ткани.
Также у них имеется главный корень, стержневая корневая система, благодаря которой развиваются древесные формы. Для голосеменных также характерная такая жизненная форма как кустарник.
Нарастание побегов у голосеменных осуществляется моноподиально.
Древние папоротниковидные (вымерли в начале каменноугольного периода) — предки первых голосеменных растений. Расцвет голосеменных приходится на мезозойскую эру, которая характеризуется горообразованием, поднятием материков и иссушением климата. Но начиная с середины мелового периода на смену голосеменным постепенно приходят покрытосеменные.
Современные голосеменные растения представляют собой отдел, включающий свыше 700 видов — это растения, завоевавшие всю планету. Распространение голосеменных пришлось и на умеренные широты Северного полушария. Здесь они сформировали лесное пространство — тайгу.
Современные голосеменные включают 4 класса (гинкговые, саговниковые, гнетовые и хвойные). При этом гинкговые — это всего один вид: Ginkgo biloba. Особо стоит выделить саговниковые, являющиеся остатками вымерших групп, которые процветали в мезозое.
А вот у гнетовых довольно неясное происхождение: палеоботанических данных о них сохранилось немного. Зато класс Хвойные представлен широко и полно. Его видовое разнообразие превосходит все остальные группы голосеменных. Хвойные — это свыше 500 растительных видов. Большая часть таких растений — вечнозеленые. Их возраст говорит о древнем происхождении.
Североамериканская сосна — почетный долгожитель.
Эта группа растений находится где-то между папоротниками и покрытосеменными. В отличие от папоротников, у этой группы растений есть семязачаток, а в отличие от покрытосеменных — у них нет плодолистиков.
Листья голосеменных разнообразны по морфологическим и анатомическим признакам. У большинства видов листья игловидные, у некоторых растений листья довольно большие.
Время появления голосеменных точно установить трудно, их предков обычно ищут среди господствовавших в палеозое растений. Возможными их предками многие считают древнейших представителей отдела папоротниковидные. Среди них были разноспоровые древовидные формы с вторичной древесиной — они вполне могли дать начало голосеменным.
Также голосеменные могли появиться из группы высокоорганизованных папоротников девона — из рода археоптерис. Такие растения имеют сердцевину, хорошо развитую вторичную ксилему, а трахеиды характеризуются точечной формой с окаймленными порами. Уровень организации вегетативных органов ничем не отличает археоптериса от некоторых пермокарбоновых хвойных и определенных современных форм.
Некоторые ученые обозначают самостоятельность происхождения хвойных и родственных им видов. Однако поспорить с этой точкой зрения легко, если приводить в качестве аргумента наличие общего плана строения семязачатка у всех голосеменных.
На единство происхождения голосеменных указывают особенности строения вегетативных органов.
Также считают, что голосеменные могли иметь предка, имеющего протостелическую организацию стелы и слабо развитую вторичную ксилему. Для трахеид таких растений, вероятно, была характерна лестничная форма.
Поэтому можно говорить о том, что предками голосеменных были не настоящие папоротники, а одна из боковых разноспоровых ветвей папоротниковидных живых организмов. На логичность и стройность этого факта указывает на то, что в ходе эволюции новые растительные группы происходят не от высшего таксона предков, а от менее специализированных представителей растительной группы.
Источник
СЕМЕННЫЕ РАСТЕНИЯ
С появлением семенных растений на Земле происходит быстрое вымирание доминировавших ранее крупных папоротникообразных, которые не выдержали возникшей конкуренции. Какие же адаптационные механизмы позволили семенным растениям так быстро укрепиться в растительных сообществах и занять в них господствующее положение?
Таких приспособлений несколько, но главным из них является размножение с образованием семян. В общем виде семя можно охарактеризовать как маленькое растение, имеющее все главные вегетативные органы, снабженное запасом питательных веществ и надежно защищенное собственной оболочкой. Семена производятся в гораздо меньших количествах, нежели споры, но при этом значительная их часть продолжает свое развитие, потому что, защищенные оболочкой, они способны переживать неблагоприятные условия, причем зачастую очень продолжительное время, а при наступлении необходимых перемен в очень короткие сроки прорастают и развиваются в самостоятельное растение.
Тогда как громадное большинство слабо защищенных спор не попадает в благоприятные условия и, не имея возможности переждать их в состоянии покоя, погибает. Однако на производство семян материнское растение затрачивает весьма значительные количества органического материала, что представляет собой существенный лимитирующий фактор, ограничивающий образование большого количества семян. Поэтому, если соотносить количество генеративного материала с массой родительского растения, семян производится меньше, чем спор. Таким образом, семенные растения, сократив количество производимых генеративных структур (семян), резко повысили их качество и жизнеспособность (по сравнению со спорами).
Семя развивается из семязачатка (семяпочки) после оплодотворения находящейся там яйцеклетки. У семенных растений внутреннее оплодотворение. Это также является важнейшей адаптацией, поскольку позволяет им обойтись без воды (как было указано ранее, у всех предыдущих описанных групп растений оплодотворение возможно только при наличии капельно-жидкой воды, в которой снабженные жгутиками сперматозоиды перемещаются в направлении архегония). В то же время при внутреннем оплодотворении отпадает потребность в подвижных мужских гаметах, так как они транспортируются к яйцеклетке с помощью пыльцевой трубки. И действительно, за исключением некоторых голосеменных, мужские гаметы семенных растений лишены жгутиков (а потому и неподвижны).
Семязачаток представляет собой функционирующий мегаспо- рангий — нуцеллус, окруженный стерильными мегаспорангиями, которые, сливаясь, образуют защитный покров — интегумент, аналогичную защиту мегаспорангия имели и жившие в карбоне (каменноугольный период палеозойской эры) некоторые плауновидные, но у них она была представлена видоизмененным листом. С материнским спорофитом семязачаток связан посредством халазы, через которую он получает необходимые ему вещества.
Противоположный полюс имеет отверстие в интегументе — микропиле, через него в семязачаток проникают для оплодотворения спермии (так принято называть неподвижные мужские гаметы растений, в отличие от подвижных сперматозоидов).
Несмотря на то что семенные растения размножаются семенами, они все равно образуют споры. Как и у других высших растений, у семенных последовательно сменяют друг друга фазы жизненного цикла — половая и бесполая. Спорофит всегда преобладает, а гаметофит (особенно мужской) подвергается сильнейшей редукции и развивается внутри споры. Все семенные растения являются разноспоровыми.
В процессе размножения у семенных растений появился совершенно новый этап — опы1ление — перенос различными способами проросших микроспор (пы1лыцевы1х зерен): либо непосредственно на семязачаток (у голосеменны1х), либо на рыьлыце пестика (у покры1тосеменны1х). После этого в пыльцевом зерне образуется пыльцевая трубка, по которой неподвижные спермии доставляются непосредственно к микропиле семязачатка. Интересно, что если мужской гаметофит в составе пыльцевого зерна (проросшей микроспоры) транспортируется из места своего возникновения к семязачатку, то образование мегаспоры, развитие из нее женского гаметофита, оплодотворение находящейся в нем яйцеклетки и дальнейшее развитие зародыша и всего семени происходит стационарно без нарушения связи с материнским спорофитом. Напомним, что эта связь осуществляется через халазу, по которой из спорофита поставляются вещества, необходимые для последовательного осуществления всех перечисленных процессов.
Основной предпосылкой возникновения семени, несомненно, можно считать появление разноспоровости у папоротникообразных, причем, как показывают исследования ископаемых остатков, это качество появлялось несколько раз, к тому же у разных групп папоротникообразных. Биологическое значение этого очень велико, поскольку появляется возможность развития гаметофи- та внутри защищающей его споры, причем за счет питательных веществ, запасенных в процессе ее формирования. Значительное количество органического материала в мегаспоре позволяет ускорить развитие зародыша. Но, какими бы прогрессивными ни были разноспоровые папоротникообразные, семенные растения стоят на ином, качественно более высоком уровне организации.
Большинство исследователей считают, что семенные растения имеют общее происхождение от одной из ветвей разноспоровых папоротникообразных. Самое древнее семя было найдено Д. Петтитом и Ч. Беком в отложениях верхнего девона. Вероятно, к этому периоду можно отнести и появление семенных растений на Земле, первые из которых были голосеменными. Позднее (в юрском периоде мезозойской эры) от них произошли покрытосеменные растения. Эти две группы семенных растений мы и рассмотрим в следующих разделах.
Так у всех семенных растений исчезает зависимость процесса полового размножения от наличия водной среды.
Покрытосеменные достигли господства. Леса достигали наибольшего распространения на Земле.
Значит, земля была прежде населена другими растениями, и эти растения принадлежали к более простым, споровым, теперь уступающим место более совершенным семенным растениям.
Подготовка семян к посеву заключается в обеспечении условий, способствующих их сохранению после посева и появлению дружных всходов.
У многих растений способность семян находиться в органическом покое связана с различными причинами: пониженная активность.
При семенном размножении новые растения появляются из семян. Образо
Источник