Мхи и папоротникообразные — Высшие споровые растения (архегониальные) — СИСТЕМАТИКА ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ — НАД ЦАРСТВО ЯДЕРНЫЕ ОРГАНИЗМЫ — РАЗНООБРАЗИЕ ЖИВОЙ ПРИРОДЫ
Зеленые мхи. Строение и размножение кукушкина льна. Мох сфагнум, особенности его строения. Образование торфа, его значение. Папоротник. Строение и размножение. Хвощ. Плаун.
Общие указания. Тело высших растений дифференцировано на ткани и органы, которые появились у них как одно из приспособлений к жизни на суше. Спорангии и гаметангии у них многоклеточные. Систематическое положение всех отделов высших растений отражает последовательность их появления на Земле и усложнение строения тела, связанное с изменениями условий жизни в процессе исторического развития органического мира (см. рис. 15, 16).
Рис. 16. Редукция гаметофита и преобладание спорофита в цикле развития растений в процессе эволюции:
А — зеленые водоросли, Б — мхи, В — папоротники, Г — голосеменные, Д — покрытосеменные
Важный момент в изучении высших растений — понимание цикла развития, который заключается в прохождении каждой особью в ее онтогенезе половой и бесполой фаз (поколений). Половое поколение — заросток, или гаметофит, — образуется из спор, имеет гаплоидный набор хромосом. Оно выполняет функцию образования гамет в специальных органах полового размножения — архегониях и антеридиях. Яйцеклетки развиваются в архегониях, сперматозоиды — в антеридиях. Следовательно, само название поколения «гаметофит» и обозначает растение, образующее гаметы. Бесполое поколение — спорофит формируется из зиготы, несет диплоидный набор хромосом. Оно выполняет функцию образования спор в специальных органах — спорангиях. Ткань спорангиев также имеет диплоидный набор хромосом.
Она делится путем мейоза (как и в животном организме при образовании половых клеток в зоне созревания), в результате чего развиваются гаплоидные клетки — споры. Здесь название поколения «спорофит» и означает растение, образующее споры. У мхов преобладает гаметофит (половое поколение), у папоротников, хвощей, плаунов — спорофит (бесполое поколение).
• Повторить учебный материал.
• Ответить на вопросы для самоконтроля.
• Выполнить контрольную работу № 27.
• Проанализировать таблицы 63, 64.
• Проанализировать схему 36, рисунок 17.
Рис. 17. Цикл развития папоротника:
1 — заросток (гаметофит), 2 — архегоний, 3 — антеридий, 4 — зигота (образуется внутри архегония), 5 — развивающийся на заростке молодой спорофит,
6 — спорофит, 7 — сорусы на обратной стороне листа (вайи), 8 — спорангий, 9 — споры, 10 — прорастание споры
• Какие признаки характерны для высших растений?
• Какие отделы растений относят к высшим растениям?
• Чем отличается цикл развития растения от цикла развития животного?
• Какое поколение называют бесполым и почему?
• Какое поколение называют половым и почему?
• Из чего развивается спорофит и какой он имеет набор хромосом?
• Какую функцию выполняет заросток?
• Какой из факторов окружающей среды является главным для размножения мхов?
• Чем представлен у мхов гаметофит и чем — спорофит?
• В чем отличие цикла развития мхов от цикла развития других высших растений?
• В чем преимущество диплоидного растения по сравнению с гаплоидным?
• Почему мхи представляют собой тупиковую ветвь эволюции?
• Чем отличается сфагновый мох от кукушкина льна?
• Какие растения можно считать более достоверными предками папоротникообразных?
• В какой геологической эре и в каких периодах появились и господствовали папоротникообразные?
• При каких условиях древние папоротникообразные могли законсервироваться в виде каменного угля?
• Где развиваются споры у папоротника, хвоща, плауна?
• Что развивается из спор у папоротника, хвоща, плауна?
• Какова функция заростков у высших споровых растений?
• Что является заростком у мха, папоротника, хвоща, плауна?
• Чем различаются заросток и предросток?
• Какова роль различных представителей высших растений в природе и хозяйстве?
1. Каково строение тела высших растений (одноклеточное, слоевище, колониальное, листостебельное)?
2. Чем отличается листостебельное тело от слоевища (наличие тканей, отсутствие тканей, наличие органов, отсутствие органов)?
3. Каков способ питания высших споровых растений (фототрофный, хемотрофный, сапротрофный, паразитический)?
4. Какие органеллы характерны для клеток высших растений (ядро, цитоплазма, хроматофор, хлоропласты, митохондрии)?
5. Что развивается из спор у высших споровых растений (гаметофит, спорофит)?
6. Что развивается из зиготы у высших споровых растений (половое поколение с гаметангиями, бесполое поколение со спорангиями)?
7. Где находятся половое и бесполое поколение у мхов (на одном растении, на разных растениях)?
8. Из чего вырастает растение мха (из споры, из зиготы)?
9. Из чего вырастает коробочка у мха (из споры, из зиготы)?
10. Почему процесс образования торфа связан со сфагновым мхом (мох поселяется на болоте, задерживает влагу, не гниет в толще отложений)?
11. Где расположены спорангии: у папоротника (лист, колосок); у хвоща (лист, колосок); у плауна (лист, колосок)?
12. Что служит ограничивающим фактором в цикле развития споровых растений (воздух, вода, температура)?
13. Споры какого из названных растений применяют в металлургии, пиротехнике, медицине (папоротник, мох, плаун, хвощ)?
Схема 36. Цикл развития спорового растения
Экология высших споровых растений
Это первые наземные растения, обитающие во влажных, часто под пологом леса местах, или на болотах, или на полях с кислыми почвами. Господствовавшие в палеозое древовидные папоротники, хвощи и плауны в наше время представлены травами, за исключением тропических древовидных папоротников. Мхи же за этот период изменились мало, так как они занимают только свойственные им влажные места обитания. Этим растениям для размножения необходима вода, поскольку их гаметы — сперматозоиды — переносятся к яйцеклеткам только в капельножидкой среде, а заростки могут расти только на влажной почве. Жизнь в трудных условиях суши вела отбор на такие приспособительные признаки, как формирование вегетативных органов (корень, стебель, лист), органов размножения (архегонии, антеридии, спорангии), а также тканей. В цепях питания прошлых геологических эпох высшие споровые растения занимали ведущее место: они служили пищей для травоядных земноводных, пресмыкающихся. В настоящее время их роль как кормовых растений заметно уменьшилась, но значение в природе осталось: они удерживают воду в почве, создают условия для сохранения и прорастания семян голосеменных и покрытосеменных растений, являются средой обитания для животных. В хозяйстве человека велика роль древних древовидных форм, давших залежи каменного угля, который, как и торф, служит не только топливом, но и ценным химическим сырьем. Среди этой группы растений лишь хвощ полевой является трудноискоренимым сорняком полей с повышенной кислотностью почв. Высшие споровые — живые ископаемые, дошедшие до наших дней, поэтому их надо беречь и охранять. В Красную книгу занесено 22 вида мхов, 10 — папоротников и 4 — плаунов.
Таблица 63. Сравнительная характеристика отделов высших споровых растений
Источник
Высшие споровые растения
Высшие споровые растения — это растения, которые населяют наземную среду и размножаются спорами.
Высшие споровые растения — это новый этап в эволюционном развитии растений. Высшим растениям, в отличие от низших, присуще расчленение тела на вегетативные органы: корень, листья и стебель. Вегетативные органы построены из разнообразных тканей.
Все высшие споровые растения, как правило, обитатели суходола, но среди них есть и обитатели водоёмов.
К высшим споровым растениям относятся все наземные листостеблевые растения, которые размножаются спорами. Это представители отделов:
- Мохообразные, или Мхи (25 тыс. видов);
- Плаунообразные, или Плауны (400 видов);
- Хвощеобразные, или Хвощи (32 вида);
- Папоротникообразные, или Папоротники (10 тис. видов).
Высшие растения появились в далёкой древности. Возможными их предками были бурые или зелёные водоросли, которые достигли высокой дифференциации тела и органов полового размножения.
Водная среда заселена в основном низшими растениями, тогда как на суше господствующими есть высшие, у которых с выходом на сушу образовался ряд характерных приспособлений к новой среде.
Характерные признаки высших споровых растений
- Наличие разных типов тканей Внешне растения покрыты тканью, защищающей их от неблагоприятных условий. Процесс фотосинтеза обеспечивается хорошо развитой хлорофиллоносной тканью. Благодаря наличию проводящих тканей происходит обмен веществ между подземными и надземными органами. Кроме того, хорошо развиты механические (опорные) и запасающие ткани.
- Расчленение тела на органы Прежде всего у высших растений сформировались специальные органы поглощения минеральных веществ из субстрата — ризоиды и корневые волоски. Поскольку общей биологической чертой всех высших растений является автотрофное питание, у них образовался фотосинтезирующий орган — листок. Стебель и корень сформировались для связи двух важных конечных аппаратов — корневого волоска и зелёной клетки листка, а так же для обеспечения стойкости растения в воздушной среде и почве.
- Органы полового размножения всегда многоклеточные Бывают двух типов: мужские (антеридии) и женские (архегонии).
- Онтогенез начинается из зародыша Зародыш развивается из зиготы — клетки, которая образуется в результате слияния гамет.
- Наличие правильного чередования полового и бесполого поколений Половое поколение называется гаметофит, бесполое — спорофит.
- Преобладание в цикле развития спорофита (за исключение мохообразных) Прогрессивное развитие спорофита вызвано высокой приспособленностью к наземным условиям и великим объёмом генетической информации, свойственной диплоидному поколению.
Чередование поколений в жизненном цикле высших споровых растений
Жизненным циклом называется черёд фаз в развитии растения, по завершении которых растительный организм достигает зрелости и становится способным давать начало будущим поколениям (половому — гаметофиту и бесполому — спорофиту).
Жизненный цикл высших споровых растений состоит из ритмического чередования двух поколений: бесполого (спорофита) и полового (гаметофита).
На спорофите образуются спорангии — органы бесполого размножения, в которых формируются споры. Из них развиваются гаметофиты, то есть особи полового поколения, которые могут быть одно- и двуполыми.
На гаметофите образуются антеридии — мужские половые органы и архегонии — женские. В антеридиях формируются подвижные сперматозоиды, а в архегониях — неподвижные яйцеклетки.
Оплодотворение возможно только при наличии капельножидкой воды. Вода необходима для передвижения сперматозоида к яйцеклетке. Из оплодотворённой яйцеклетки развивается зародыш, который растёт и превращается на особь бесполого поколения — спорофит.
Следует помнить, что из зиготы развивается лишь спорофит, а из споры — лишь гаметофит.
В цикле развития большинства споровых растений (за исключением мохообразных) преобладает спорофит, который значительно лучше приспособлен к жизни в сложных условиях наземной среды. То есть, для эволюции высших споровых растений (кроме мхов) характерна тенденция к преобладанию и усовершенствованию спорофита при одновременной редукции гаметофита.
Источник