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.
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.
Источник
Тест ЕГЭ Биология 11 класс Бесплатно Царство растений
Ботаника— это наука о растениях; раздел в биологии, изучающий разнообразие растительного мира Земли, его происхождение, развитие и распространение.
Признаки и значение растений. Высшие и низшие растения
Характерные признаки растений:
- автотрофный тип питания: растения способны синтезировать органические вещества из неорганических в процессе фотосинтеза
- относительная неподвижность организма и его и связь с субстратом
- наличие пластид: хлоропластов, хромопластов и лейкопластов в клетках
- большая поглощающая поверхность тела (большое количество листьев, корневая система)
- рост в течение всей жизни
- проявление раздражимости
- особенности строения клеток: наличие жесткой клеточной оболочки из целлюлозы, центральной вакуоли, пластид
- запасное вещество- крахмал
Высшие и низшие растения
По морфологической организации выделяют две группы растений: высшие и низшие:
Тело низших растений не разделено на органы и ткани, оно представлено одной клеткой или слоевищем (талломом)- многоклеточное образование.
Большинство низших растений обитает в воде.
К низшим растениям относятся только водоросли.
Более подробную информацию о водорослях вы можете узнать в нашем уроке «Водоросли. Мхи. Лишайники»
Высшие растения имеют органы и ткани, что позволяет им обитать не только в воде, но и на суше.
- споровые растения: мхи, папоротники, хвощи, плауны (более подробную информацию вы можете узнать в нашем уроке «Водоросли. Мхи. Лишайники»)
- семенные растения: голосеменные и покрытосеменные
Значение растений в природе:
- выделение кислорода
- переводят энергию Солнца в энергию химических связей в ходе фотосинтеза (космическая роль растений)
- начальное звено цепей питания: выполняют роль продуцентов в экосистеме
Значение в жизни человека:
- пища
- для украшения- декоративное значение
- деревья используются в строительстве
- топливо
- сырье для текстильной, химической, бумажной, парфюмерной и косметической промышленности
- изготовление лекарственных веществ
Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации
Ткани растений
Более подробную информацию о тканях вы сможете узнать в нашем уроке «Ткани растений»
Ткань— это совокупность клеток и межклеточного вещества, сходных по строению, происхождению и выполняемой функции.
У растений выделяют следующие типы тканей:
- образовательные
- покровные
- проводящие
- механические
- основные
- выделительные
Образовательные ткани (меристемы).
Эти ткани обеспечивают рост растений за счет образования новых клеток.
Возникающие из меристем клетки дифференцируются и дают начало всем тканям растений.
Камбий— образовательная ткань в стеблях и корнях преимущественно двудольных и голосеменных растений, дающая начало вторичным проводящим тканям и обеспечивающая их прирост в толщину.
Покровные ткани.
Они располагаются на поверхности органов растений.
- барьерная
- защита от высыхания
- защита от повреждения и поедания животными
- газообмен
- испарение воды
- поглощение веществ
Эпидерма, или кожица находится на поверхности листьев, молодых стеблей, цветков.
Снаружи кожицы находится кутикула- восковой налет.
Клетки эпидермы живые очень прочно соединены друг с другом, межклеточное вещество практически отсутствует.
Устьица состоят из замыкающих клеток с неравномерно утолщенными оболочками, между которыми находится устьичная щель.
Эта щель может изменять свой просвет, регулируя транспирацию и газообмен.
Днем, во время фотосинтеза, устьичная щель открывается.
Ближе к вечеру интенсивность фотосинтеза падает, происходит отток ионов и воды из замыкающих клеток, их объем уменьшается и устьичная щель закрывается.
Трихомы (волоски)- это наружные выросты эпидермы.
Ризодерма (эпиблема)- первичная покровная ткань молодого корня.
Перидерма— это вторичная покровная ткань, образуется на стебле и корне и состоит из нескольких слоев клеток.
В перидерме выделяют три части:
- пробку (клетки пробки мертвые и плотно прилегают друг к другу)
- феллоген (вторичная меристема, благодаря которой, перидерма растет в толщину)
- феллодерму (выполняет функцию питания феллогена)
В пробке есть участки с рыхло расположенными клетками- чечевичками (служат для газообмена).
Корка (ритидом) состоит из чередующихся слоев пробки и прочих отмерших тканей коры.
Механические ткани.
- защитная
- поддержание определенного положения органов в пространстве
Колленхима— это первичная механическая ткань молодых побегов, которая состоит из живых клеток с неравномерно утолщенными клеточными стенками.
Ее клетки не одревесневают, чаще всего находится непосредственно под эпидермой.
Склеренхима состоит из мертвых клеток, с очень толстыми, равномерно утолщенными и одревесневшими оболочками, находится сразу под покровными тканями или располагается около проводящих тканей.
- волокна в составе флоэмы, называются лубяными, а входящие в состав ксилемы- древесинными (также входят в состав проводящей ткани)
- склереиды группы клеток образуют- скорлупу ореха, косточки сливы, а поодиночке в виде идиобластов (плоды груши)
У водных растений механические ткани развиты слабо или не развиты вообще.
Проводящие ткани.
Основная функция- транспорт веществ по растению.
Проводящую ткань образуют:
- ксилема (древесина) осуществляет передвижение минеральных веществ снизу-вверх, от корней к листьям (восходящий ток) поднимается вода с растворенными в ней минеральными веществами
- флоэма (луб) осуществляет передвижение сверху вниз органических веществ (нисходящий ток); но они могут двигаться и вверх (например, к цветкам, плодам или на вершину побега)
Выделительные ткани.
- удаление продуктов обмена веществ и излишней воды
- накопление и изоляция от других органов продуктов обмена веществ
- млечники— это живые клетки, содержащие в вакуолях млечный сок, обычно белого цвета (у чистотела- ярко-оранжевый)
- железистые волоски— это производные эпидермы, они содержат различные вещества, в том числе жгучие (крапива).
- нектарники выделяют сахаристую жидкость для привлечения насекомых-опылителей
- клетки-идиобласты рассеяны внутри органа, они накапливают различные вещества (оксалат кальция, слизи и т. п.), в том числе ядовитые
Основные ткани:
- ассимиляционная ткань (фотосинтезирующая) отвечает за фотосинтез, в клетках содержится большое число хлоропластов
- запасающая ткань находится чаще всего в корнях и побегах или в специализированных органах (клубни, луковицы или корневища)
- воздухоносная (аэренхима)— это ткань с сильно развитыми межклетниками, основная функция которой — вентиляция; наиболее сильно она развита у растений, погруженных в воду или обитающих на болоте
- водоносная— это ткань, чаще всего развивающаяся у растений, обитающих в условиях недостаточного увлажнения (кактусы, агавы, алоэ), основная функция — запасание воды
Давайте посмотрим на срезы ствола дерева.
По слоям это выглядит так:
С учетом клеточного строения мы видим следующие составные части ствола:
Источник