Царство растений. Примитивные растения. Распространение семенных растений

Растительное царство традиционно делят на две части: низшие и высшие, в том числе и семенные, растения. К низшим растениям относят водоросли, грибы, а к высшим-мхи, папоротники, хвощи, плауны, голосеменные и цветковые (травы, деревья и кустарники).

В циклах развития растений существуют, как правило, две фазы - половая и бесполая. Это явление называется сменой поколений. У примитивных растений преобладает половая фаза, у более высокоорганизованных - бесполая, и эта тенденция достигает максимума у цветковых растений, где половая фаза сведена всего к нескольким клеткам.

Примитивные растения. Описано более 400000 видов ныне живущих растений, и все они начали свой эволюционный путь от сравнительно небольшой группы примитивных предковых растений. Эти исходные виды, слабо приспособленные к борьбе за существование, в основном вымерли. Предка большинства растительных групп можно отыскать, двигаясь вспять, к эволюционным истокам, вплоть до простейших одноклеточных растений, таких как Euglena [1]. Они размножаются бесполым путем, с помощью простого деления (митоза), при котором ядро удваивается без каких-либо изменений в хромосомном наборе.

Euglena sp-микроскопическая одноклеточная пресноводная водоросль, содержащая хлорофилл и способная фотосинтезировать. Эвгленовые - одни из наиболее простых растений- заселяют пресные и соленые водоемы. На рисунке изображены лишь два представителя из 10000 ныне живущих видов одноклеточных растений

Грибы [3], мхи и печеночники [4] появились на довольно ранних этапах эволюции. Две последние группы, объединяемые под общим названием «мохообразные», имеют многоклеточные половые органы и в этом сходны с папоротниками и хвощами.

Грибы не имеют хлорофилла и либо паразитируют на зеленых растениях, либо питаются разлагающимися органическими веществами (сапротрофы)

Мхи и печеночники представляют группу распространенных по всему миру мохообразных, для которых характерны многоклеточные органы размножения и отсутствие настоящей сосудистой системы. В группе около 25000 видов. Большинство растений мелкие и малозаметные, играют важную роль в почвообразовательных процессах

Грибы появились независимо от зеленых растений как высокоспециализированная группа. У них нет хлорофилла (зеленого вещества, использующего солнечную энергию для создания органических веществ из неорганических), и поэтому они не могут питаться с помощью фотосинтеза, что характерно для всех зеленых растений. Это либо паразиты на других живых организмах, либо сапротрофы, добывающие энергию из мертвого органического вещества. Но отсутствие хлорофилла не помешало процветанию грибов-они образовали огромное число видов, различающихся по форме и способу существования, и играют важную роль в круговороте веществ в природе: вместе с бактериями они являются важнейшими редуцентами органического вещества, а, значит, санитарами растительного царства. В симбиозе с водорослями грибы образуют лишайники.

Папоротники, плауны и хвощи. Следующий растительный отдел-папоротникообразные - объединяет папоротники [5], плауны и хвощи [6].

Папоротники в отличие от мохообразных имеют специализированные проводящие воду клетки. Это, как правило, крупные растения. Примером могут служить тропические древовидные папоротники. У папоротников свое образный жизненный цикл. Всем известный, обычный папоротник-это бесполая стадия, которая образует споры, развивающиеся в мелкие и малозаметные растения - заростки (половая стадия)

Хвощи родственны папоротникам, но имеют членистый стебель, от каждого узла которого отходит по мутовке цилиндрических ветвей и чешуевидных листьев. Споры образуются в шишковидных колосках на верхушке стебля. Хвощи-живые ископаемые, потомки гигантских деревьев карбона

Сюда относят более 10000 видов, причем разнообразие форм очень велико. Одной из черт их специализации является наличие центрального цилиндра, в состав которого входят мертвые, но функционирующие клетки. Проводящие ткани центрального цилиндра могут быть представлены несколькими тяжами. С усовершенствованием сосудистой системы и возникновением камбия появляются более крупные растения с более сложной морфологией. Сложнее становится и жизненный цикл со сменой половой (гаметофит) и бесполой (спорофит) фаз. У папоротников доминирует спорофит.

Распространение семенных растений. Значительно большего эволюционного развития достигли семенные растения (Spermatophyta) [7, 8].

Голосеменные - одна из двух основных групп семенных растений. Их семена образуются на верхних сторонах чешуй, расположенных по спиралям на оси шишки. Цветков у них нет. Самый обширный класс голосеменных- хвойные. Это ветроопыляемые растения; на развитие спор, заростков, оплодотворение и созревание семян у некоторых из них требуется несколько лет

Семенная кожура покрытосеменных развивается из покровов семяпочки. Эти растения делят на однодольные (одна семядоля, параллельное жилкование листьев) и двудольные (две семядоли, сетчатое жилкование листьев)

Именно они составляют большинство пресноводных и наземных форм, а некоторые наиболее специализированные виды приспособились к жизни даже в таких неблагоприятных местах, как солончаки, тундра и пустыни. Семенных растений более 250000 видов; их форма и размеры достигают исключительного разнообразия. Самым маленьким представителем группы является лишенная корней вольфия (Wolffia) - крошечное водное шаровидное растение, имеющее менее миллиметра в диаметре. Самые крупные представители-деревья, вроде гигантской Sequoia sempervirens, достигающей ста и более метров в высоту.

Все растения этой группы образуют семена. Пыльцевые зерна, образующие мужские гаметы, возникают в пыльниках, а яйцеклетки-в семяпочках. Соединившись с мужской гаметой, яйцеклетка образует зародыш, развивающийся в семя. Длительность жизненного цикла от прорастания семени до образования плодов сильно варьирует. У однолетних сорняков этот период проходит, как правило, быстро. Так, у пастушьей сумки (Capsella bursa-pastoris) полный жизненный цикл может завершиться за 21 день; дав семена, она погибает. Многолетники же могут жить очень долго. Например, некоторые экземпляры остистой сосны (Pinus aristata) живут почти до 5000 лет.

Большинство семенных растений имеют цветки [10] с хорошо заметными лепестками и чашелистиками (листочками, обертывающими цветок), которые окружают органы размножения. Правда, не у всех семенных растений имеются явные цветки, но у всех обязательно есть пыльники и семяпочки. Окружающая стебель кора-другая особенность семенных растений, как и их хорошо развитая, обширная корневая система.

Органы размножения высших растений находятся в цветках. Цветок лютика (Ranunculus sp.) [А], например, имеет широкие лепестки [1] с полосками, показывающими насекомым направление к нектару [2]. На рисунке изображен план строения цветка [3]. У сложноцветных соцветия состоят из множества мелких цветков. У васильков (Centaurea sp.) [В] центральные цветки соцветия - плодущие [4], а краевые - стерильные [5]. У тополя (Populus sp.) [В] мужские [6] и женские [7] цветки мелкие, без околоцветника

Сосудистые растения имеют на поверхности листьев особые щели, или устьица [12]. Их образуют обычно две бобовидные замыкающие клетки, способные сморщиваться или разбухать, тем самым открывая или закрывая щели и, следовательно, меняя скорость испарения воды листовой пластинкой. Особенно отчетливо это видно у растений, приспособленных к засушливым условиям. У пустынных видов даже устьица опушены волосками, способствующими сохранению влаги.

Устьица, характерные для семенных растений и папоротников, представляют собой щели в эпидермисе листа или стебля. Каждая устьичная щель окаймлена замыкающими клетками [1]; лист может иметь волоски [2], ограничивающие потерю растением влаги