52. Многообразие и систематика органического мира Читать 0 мин.
Цветковые – самая распространенная группа растений на Земле. Этот отдел включает в себя 500 семейств, в которые входят около 250 тысяч видов. Наибольшее количество покрытосеменных растений обитает во влажных тропиках, однако их можно встретить практически во всех климатических зонах.
Эти растения впервые возникли в начале мелового периода мезозойской эры. Их предками, вероятнее всего, были голосеменные. Благодаря хорошо развитой способности к эволюционным изменениям – развитию приспособленности к разнообразным средам обитания – уже к концу периода Покрытосеменные заняли господствующее положение в растительном мире, которое остается за ними и до настоящего времени.
Необходимо понимать, какие именно признаки и свойства Цветковых растений позволяют им так широко распространиться по Земному шару.
1. Цветок – видоизмененный спороносный побег – отлично приспособлен для семенного размножения. В нем из споры развивается гаметофит, дающий начало гаметам. Появление цветка стало решающим факторов в эволюции растений.
2. В отличие от голосеменных, цветковые растения могут опыляться не только ветром, но и насекомыми. Эволюция цветков шла параллельно с эволюцией насекомых, что позволило им адаптироваться друг под друга. Яркая окраска, душистый аромат, съедобные пыльца и нектар – все это привлекает насекомых-опылителей, которые на своем теле переносят пыльцу от цветка к цветку. Такой способ опыления требует меньшего количества пыльцы и более эффективен. Вид опыления влияет не только на форму и размер цветка, но и на особенности жизнедеятельности. Сравните ветро- и насекомоопыляемые растения:
3. Еще одно отличие от голосеменных – закрытое положение семязачатков. Они располагаются не голо на семенных чешуях, а прикрыты (то есть защищены) завязью пестика.
4. Проводящая ткань у покрытосеменных достигла максимального развития: появились настоящие сосуды, которые обеспечивают быстрый и эффективный восходящий и нисходящий транспорт веществ в растении.
5. Гаметофит покрытосеменных еще больше редуцирован: они утратили и антеридии, а архегонии. Таким образом, гаметофит представляет собой всего несколько клеток: мужской – пыльцевое зерно, женский – зародышевый мешок. Развитие таких гаметофитов идет значительно быстрее, и является прогрессивной чертой покрытосеменных.
6. Двойное оплодотворение ведет к формированию не только зиготы, но и богатого ценными питательными веществами эндосперма. Более подробно о механизмах этого способа размножения мы поговорим на курсе.
7. Спорофит у покрытосеменных представлен самыми разнообразными формами: лианами, деревьями, кустарниками, одно- и многолетними травами. Это позволяет им заселять обширные территории с различными условиями окружающей среды. Цветковые растения – единственная группа, способная создавать фитоценозы – ярусные сообщества. Ярусность позволяет растениям с различными потребностями сосуществовать на одной территории. Светолюбивые растения обычно занимают более высокое положение, теневыносливые растут в нижних ярусах.
Голосеменные, мхи, папоротники также являются компонентами ярусного сообщества. Однако они обычно занимают только одно положения: мхи и папоротники – нижний ярус, голосеменные – верхний/средний. Поскольку покрытосеменные представлены разнообразными формами, они могут занимать сразу все ярусы: травы, кустарники, деревья.
Генеративные органы растений
Цветок – орган семенного размножения покрытосеменных растений. Укороченный, ограниченный в росте видоизмененный побег.
Функции цветка: образование спор (см. раздел теории про чередование гаметофита и спорофита у растений), гаметофитов и гамет, опыление, оплодотворение, образование семян и плодов.
Цветки бывают обоеполыми (яблоня) и однополыми – тычиночными и пестичными (огурец, кукуруза).
Растения, несущие раздельнополые цветки на одной особи, называются однодомными (огурец, кукуруза). Если тычиночные и пестичные цветки находятся на разных особях (тополь, облепиха), то такие растения называются двудомными.
Соцветие – специализированный цветоносный побег, который несет цветки и видоизмененные прицветные листья. Названия и внешний вид соцветий необходимо знать. Нельзя не отметить приятный бонус, который предоставляет школьникам ФИПИ: практически всегда рядом со схемой соцветия изображен привычный нам вид цветка или плода данного растения, чем безусловно необходимо пользоваться при решении заданий. Приведем примеры рисунков, которые вам могут встретиться на экзамене:
Рис. 1: 1 — щиток (груша); 2 — корзинка (подсолнечник); 3 — сложный зонтик (укроп); 4 — сложный колос (пшеница), 5 — зонтик (лук); 6 — початок (белокрыльник); 7 — головка (клевер); 8 — простой колос (подорожник).
Для лучшего запоминания приводим также цветной рисунок:
Как известно, в результате двойного оплодотворения у покрытосеменных из семязачатка образуется семя. Плод – вместилище семян цветкового растения. Виды плодов тоже необходимо знать для экзамена.
В зависимости от строения цветка и плода растения делятся на семейства.
Цикл развития цветкового растения
Источник
Покрытосеменные
Отдел покрытосеменные (цветковые) самый многочисленный, он включает 235-250 тысяч видов. Его представители обитают по всему миру: от холодной тундры до жарких тропиков, отдельные виды освоили пресные и морские водоемы.
Покрытосеменные составляют большую часть массы растительного сообщества, являются звеном в цепи питания (продуцентами) — важнейшими производителями органических веществ на суше, как водоросли — в морях и океанах.
Цветок — генеративный орган покрытосеменных (цветковых), высшая ступень полового размножения. Цветок характерен только для покрытосеменных растений, ни один из других отделов подобным генеративным органом не обладает. По своему строению цветок это видоизмененный обоеполый стробил, гомологичный стробилам голосеменных.
В отличие от голосеменных, у которых семязачатки лежат открыто на семенных чешуях, у цветковых семязачаток находится в замкнутом вместилище — завязи, сформированной из плодолистика (-ов).
Двойное оплодотворение, открытое Навашиным Сергеем Гавриловичем, уникальное явление, характерное только для цветковых. Оно связано с тем, что в зародышевый мешок попадают два спермия, один из которых (n) сливается с центральной клеткой (2n), с образованием запасного питательного вещества — эндосперма (3n). Другой спермий (n) сливается с яйцеклеткой (n) с образованием зиготы (2n), из которой развивается зародыш.
У цветковых появляется плод — генеративный орган, служащий для защиты и распространения семян.
Ксилема — проводящая ткань, обеспечивающая восходящий ток воды и растворенных в ней минеральных солей, представлена не трахеидами, а сосудами. Во флоэме ситовидные элементы окружены клетками-спутницами.
У покрытосеменных мы не найдем антеридиев и архегониев: гаметофиты максимально редуцированы.
В процессе опыления покрытосеменных участвуют насекомые, летучие мыши, птицы. Также опыление может происходить с помощью воды или ветра.
Особенностью цветковых является способность образовывать многоярусные сообщества, более устойчивые и продуктивные.
Многоярусность растительного сообщества служит приспособлением к равномерному распределению света: светолюбивые растения занимают верхний ярус, а теневыносливые растения отлично чувствуют себя в тени светолюбивых 🙂
Классы покрытосеменных
Отдел покрытосеменные состоит из двух классов: однодольные и двудольные. К классу двудольных относятся семейства: крестоцветные, сложноцветные, розоцветные, бобовые (мотыльковые), пасленовые. Класс однодольные включает в себя семейства: злаковые, лилейные. Для каждого класса имеются характерные признаки.
- Двудольные — семейства: крестоцветные, сложноцветные, бобовые, розоцветные, пасленовые
- В составе зародыша обычно имеется две семядоли
В семядолях содержится запас питательных веществ. При надземном прорастании семядоли (зародышевые листья) могут выполнять функцию фотосинтеза.
Листья двудольных простые и сложные, для двудольных характерно перистое и пальчатое жилкование.
За счет камбия растения растут в толщину, возможен вторичный рост осевых органов (стебля и корня).
Корневая система чаще всего стержневого типа, с хорошо выраженным главным корнем, от которого отходят боковые корни. Главный корень развивается из зародышевого корешка.
Цветки пятичленные, реже встречаются четырехчленные. Хорошо обособлены чашечка и венчик.
Цветок с простым околоцветником. Цветки чаще трехчленные, редко четырехчленные. Никогда не бывают пятичленными.
Эндосперм семени
Эндосперм (от греч. endon — внутри + греч. sperma — семя) — запасное питательное вещество, у покрытосеменных триплоидный (3n).
Эндосперм в семени есть у подавляющего большинства однодольных (лука, ландыша, пшеницы) и двудольных (тмина, хурмы, фиалки). Отсутствует эндосперм в семенах тыквенных, крестоцветных (капусты), сложноцветных (подсолнечника), бобовых (гороха, фасоли), также у — березы, липы, дуба, клена, так как на ранней стадии развития растущий зародыш поглощает эндосперм.
Жизненный цикл
Из генеративных почек спорофита развиваются цветки. У взрослого растения спорофита (2n) в цветке в гнездах пыльников тычинок в ходе микроспорогенеза образуется пыльцевое зерно (n) — мужской гаметофит. В завязи пестика в семязачатке формируется женский гаметофит — зародышевый мешок, внутри которого находятся центральная клетка (2n) и яйцеклетка (n).
В результате опыления (насекомым, ветром, человеком) пыльца с тычинок переносится на рыльце пестика. Пыльцевое зерно состоит из вегетативной и генеративной клеток. Вегетативная клетка начинает растворять ткани пестика, образует пыльцевую трубку и прорастает до зародышевого мешка. Генеративная клетка делится, образуя два спермия (n), из которых один сливается с центральной клеткой (2n) с образование эндосперма (3n) — запасного питательного вещества. Другой спермий (n) сливается с яйцеклеткой (n), образуя зиготу (2n).
В дальнейшем из семязачатка формируется семя, а завязь превращается в околоплодник — образуется плод. Своим внешним видом плоды привлекают животных, и те их охотно поедают) Благодаря семенной кожуре семена не подвергаются расщеплению в желудочно-кишечном тракте человека и животных. Они выходят из ЖКТ в неизменном виде и остаются способны к прорастанию: так происходит расселение растений. Попав в благоприятные условия, они прорастают в спорофит (2n). Цикл замыкается.
Значение покрытосеменных
Покрытосеменным в жизни человека отведено важное место. Только подумайте — почти все культурные растения принадлежат к этому отделу! Цветковые имеют медицинское значение, из многих растений изготавливаются лекарства. Их древесина используется для изготовления бумаги, мебели, применяются в промышленности.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2023
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Источник