Термины, которые часто повторяются в тексте дальше:
- спорофит - особь, на которых формируются споры
- гаметофит - особь, на которой образуются гаметы
- антеридии - мужские органы, в них образуются сперматозоиды
- архегонии или оогонии- женские органы, в них образуются яйцеклетки
- зигота - клетка, образовавшаяся в результате слияния гамет в ходе оплодотворения, из нее образуются новые особи
- п - гаплоидный набор хромосом
- 2п - диплоидный набор хромосом
- митоз - деление клетки на две, количество хромосом сохраняется, было в материнской 20, в дочерних тоже будет 20
- мейоз - деление клетки на четыре, количество хромосом уменьшается в два раза, было в материнской 20, в дочерних будет по 10.
Итак, разбираем отделы
Водоросли
- преимущественно водные организмы,
- одноклеточные могут пассивно плавать в толще воды или активно перемещаются с помощью жгутиков, образуя фитопланктон (от греч. фитон,
растение и планктос - блуждающий) - у многоклеточных тело представлено слоевищем (таллом) в форме нитей или плоских листовидных образований- не расчленено на органы, нет сосудов. Воду и минеральные вещества поглощают всей поверхностью тела.
- в клетках имеются крупные хлоропласты различной формы - спиральной, лентовидной, чашевидной и т.д.
- Хроматофор — это название пластиды у водорослей, так как имеет разную форму является систематическим признаком.
- размеры водорослей от микроскопических до десятков метров
- вегетативное размножение путем деления клетки пополам у одноклеточных, участками колоний или отделением части от слоевища у многоклеточных.
- бесполое размножение спорами
- половое размножение гаметами
В благоприятных условиях водоросли размножаются бесполым путем, а в неблагоприятных половым
- Спорофит представлен зиготой, все остальные стадии - гаметофит
Одноклеточные водоросли -Хламидомонада, хлорелла
Хламидомонада:
Снаружи хламидомонада покрыта прозрачной оболочкой, под которой расположены цитоплазма с ядром, красный «глазок» (светочувствительное тельце красного цвета) и две маленькие пульсирующие вакуоли. Хлорофилл и другие пигменты у хламидомонады находятся в крупной чашеобразной пластиде — хроматофоре. Подвижна так как имеет жгутики
- Движение: активное (есть 2 жгутика).
- Светочувствительность: есть светочувствительный глазок (стигма).
- Выделение: есть пульсирующие вакуоли (осморегуляция).
- Форма хроматофора: чашевидная.
- Размножение:
- Взрослая особь (n) — активно плавает, питается, делится митозом (бесполое). Всегда гаплоидна (n)
- Зооспоры (n) — мелкие клетки со жгутиками, выходящие из материнской клетки.
- Гаметы (n) — образуются при стрессе (холод, пересыхание водоема), визуально похожи на зооспоры, но служат для слияния.
- Зигота (2n) — неподвижная клетка в толстой оболочке, стадия покоя.
- Мейоз — происходит внутри зиготы перед выходом молодых клеток.
Хлорелла:
Имеет мелкие шаровидные клетки. Снаружи покрытые оболочкой, под которой находится цитоплазма с ядром, а в цитоплазме — зелёный хроматофор.
- Движение: неподвижна (жгутиков нет).
- Органоиды: нет глазка и пульсирующих вакуолей.
- Форма хроматофора: пристенная пластинка (или чашевидный, но без выемки).
- Особенность: высокая скорость фотосинтеза
- Хлорелла может существовать в пресной и соленой воде, в почве и даже на коре деревьев.
- Размножение: только бесполое (митозом образуются автоспоры) - смотри рисунок ниже:
Количество дочерних клеток напрямую зависит от освещенности, температуры и наличия питания
Многоклеточные водоросли
Зелёные водоросли ( Улотрикс, Спирогира)
- Пигмент: Преобладает хлорофилл (ярко-зелёный цвет).
- Строение: многоклеточные (нитчатые). Важно: улотрикс прикрепляется к субстрату с помощью одной бесцветной клетки — ризоида (базальной клетки), которая не содержит хроматофора и не делится.
- Запасное вещество: Крахмал.
- Особенности: Считаются предками высших растений.
Улотрикс:
- Хроматофор в виде незамкнутого кольца
- Вегетативное размножение происходит фрагментами слоевища (разрывом нити на части)
- Бесполое и половое размножение чередуются в зависимости от условий среды
- Гаметофит (n): это сама многоклеточная нить улотрикса.
- Митоз: этим способом образуются и зооспоры, и гаметы.
- Мейоз: происходит строго при прорастании зиготы.
- Результат мейоза: 4 безжгутиковые споры (n), из которых вырастают новые нити.
- Наборы хромосом: нить (n), гаметы (n), зооспоры (n).
- Спорофит - Зигота (2n): она не растет, не фотосинтезирует и служит только для того, чтобы переждать зиму и потом поделиться мейозом, снова превратившись в гаплоидные споры
Спирогира
- хроматофор спирально закрученный
- жгутиковых стадий нет
- в пресной воде обитает, образуя тину
Сравнение улотрикса и спирогирры
- размножается вегетативно и конъюгацией
Гаметофит (п) - взрослая нить в воде Она фотосинтезирует, растет и развивается.
Спорофит (2n): зигота. Она не растет, не фотосинтезирует и служит только для того, чтобы переждать зиму и потом поделиться мейозом, снова превратившись в гаплоидные споры.
У спирогиры после мейоза образуется 4 ядра, но 3 из них отмирают, и прорастает только одна нить.
Харовые водоросли (Хара, Нителла)
- есть подобие стебля и мутовки «листьев»
- тело часто покрыто известью (жесткое на ощупь)
- имеют самые сложные органы полового размножения среди водорослей
В пазухах некоторых боковых одноклеточных ответвлений образуются оогонии и антеридии. Они многоклеточны и развиваются на одном растении у большинства видов. Снизу оогоний снабжен одноклеточной ножкой, а сверху коронкой из пяти или десяти коротких клеточек. Антеридии шаровидные, диаметром до 0,5 мм, образованные восемью плоскими, скрепленными краями клетками с отходящими внутрь отростками, на которых сложным путем возникает множество мужских половых клеток.
Жизненный цикл харовых водорослей
Прорастанию зиготы предшествует мейоз. Затем образуется гаплоидная короткая не ветвистая нить – предросток, из которой вырастает новое растение. Жизненный цикл проходит в гаплоидной фазе, диплоидна только зигота.
Несмотря на сложное строение (наличие предростка и многоклеточных органов размножения), харовые сохраняют типичный для зеленых водорослей цикл: взрослое растение — это гаметофит (n), а стадия спорофита (2п) сокращена до одной клетки — зиготы.
Бурые водоросли (Ламинария, Фукус, Саргассум):
- Пигмент: Фукоксантин (буро-коричневый цвет).
- Строение: Только многоклеточные, часто гигантские. Есть ризоиды, черешок и листовидная пластина.
- Запасное вещество: Ламинарин и спирт маннит.
- Особенности: Есть газовые пузыри (чтобы держаться на плаву)
Ламинария
- огромное листовидное слоевище спорофит (2п)
- на нем в спорангиях образуются подвижные зооспоры мейозом (п)
- из зооспор вырастают микроскопические ветвистые нити, живущие отдельно на дне - женские с архегониями и мужские с антеридиями, они гаплоидны (п)
- в них образуются гаметы
- сперматозоиды оплодотворяют яйцеклетку прямо на женском гаметофите
- из зиготы развивается микроскопическая нить, которая начинает расти в огромный спорофит - взрослую особь ламинарии.
Бурые водоросли приспособились также и к вегетативному размножению которое идёт путём деления слоевища (таллома).
Фукус
- На концах его слоевища (таллома) есть вздутия — рецептакулы.
- Внутри них находятся ямки — скафидии, где развиваются органы размножения - антеридии и архегонии
- В них путем мейоза образуются гаметы (яйцеклетки и сперматозоиды).
- Гаметы выходят в воду, сливаются, и образовавшаяся зигота (2n) сразу начинает делиться и вырастает в новое взрослое диплоидное растение
У фукуса нет чередования поколений. Спорофитом у фукуса является взрослое растение, а гаметофитом — небольшой слой подстилающих клеток, находящийся в нижней части (на дне скафидия). Этот слой продуцирует антеридии и архегонии
Бурые водоросли они отличаются от других . Взрослые растения это спорофит (2п). Ламинария — имеет смену поколений. У нее спорофит (огромный) и гаметофит (микроскопические нити) существуют отдельно друг от друга. Фукус — у него смена поколений почти исчезла, гаметофит редуцирован до слоя клеток внутри взрослого растения.
Красные водоросли / Багрянки (Порфира, Филлофора):
- Это самые глубоководные водоросли (могут жить на глубине до 200–250 метров). Это возможно благодаря красным пигментам (фикоэритринам), которые улавливают слабый синий свет, проникающий на глубину.
- Отсутствие жгутиков: Это их уникальная черта. Ни на одной стадии жизненного цикла (ни у спор, ни у гамет) нет жгутиков.
- Запасное вещество: Они запасают багрянковый крахмал (откладывается в цитоплазме, а не в хлоропластах).
- Значение: Из них получают агар-агар (используется в пищевой промышленности и микробиологии). Популярный представитель для запоминания — порфира.
Кроме водорослей, перечисленных выше, выделяют также золотистые
водоросли, жёлто-зелёные водоросли, диатомовые водоросли
Диатомовые водоросли (Диатомеи)
- Панцирь: Их клетка находится внутри прочного «футляра» из кремнезёма (оксида кремния). Он состоит из двух половинок: коробочки и крышечки.
- Размножение: При делении каждая дочерняя клетка получает одну половинку старого панциря и достраивает внутреннюю (меньшую) часть. Из-за этого диатомеи со временем «мельчают», пока не произойдет половой процесс для восстановления размера.
- Значение: Из их пустых панцирей образуются залежи горной породы — диатомита. Используются как индикаторы чистоты воды.
- Пример: Навикула, пиннулярия.
Жёлто-зелёные водоросли
- Пигменты: Содержат много желтых и оранжевых пигментов (каротиноидов), которые маскируют хлорофилл.
- Жгутики: Если есть жгутики, то их обычно два, и они разной длины (разножгутиковые).
- Запасное вещество: Никогда не образуют крахмал. Вместо него запасают капли масла или лейкозин.
Золотистые водоросли
- Внешний вид: Чаще всего это мелкий золотистый планктон в чистых пресных водоемах.
- Питание: Многие из них — миксотрофы (как эвглена), могут заглатывать бактерии, если нет света.
- Кремнезем: У некоторых есть чешуйки или шипики из кремния, похожие на элементы панциря диатомей.
про водоросли все👌☝️😊 переходим к высшим растениям
Переходная форма между низшими и высшими
Первые наземные растения появились около 400 млн лет назад по берегам водоёмов - риниофиты или псилофиты высотой около 25 см.
Сходство с водорослями
- Отсутствие органов: настоящих стеблей, листьев и корней еще не было.
- Ризоиды: вместо полноценных корней использовались нитевидные выросты. С их помощью растения закреплялись в почве и поглощали воду с минералами.
- Среда обитания: могли выживать только в очень влажных местах, непосредственно у кромки воды.
Их ароморфозы, то что у них появилось:
- Покровная ткань (эпидерма): появление устьиц позволило защитить организм от высыхания и обеспечило газообмен на суше.
- Проводящая система: примитивная древесина (ксилема) обеспечила транспорт воды вверх от ризоидов.
- Дихотомическое ветвление: тело ветвилось надвое («вилкой»), что увеличивало площадь поверхности для фотосинтеза.
- Теломы: так называют элементарные оси (веточки) их тела, которые сочетали в себе функции стебля и листа.
- Размножение спорами, которые образовывались на верхушках теломов.
Именно риниофиты дали начало всем высшим споровым растениям:
Мхам
Плаунам
Хвощам
Папоротникам
Наука, изучающая плауны, а также папоротниковидные и хвощевидные, называется птеридологией.
Наука, изучающая мхи называется бриология.
Высшие споровые растения
Все эти растения размножаются с помощью спор.
Спора — специализированная клетка. Она отделяется от материнского растения и, попав в благоприятные условия, прорастает, образуя новое растение.
Споры образуются и созревают в специальных органах бесполого размножения — спорангиях (от греч. «спора» и «ангейон» — вместилище, сосуд).
Большинство произрастает на влажных участках суши, поскольку для полового размножения им необходима вода - мужские клетки (сперматозоиды) должны буквально «доплыть» до женских клеток, чтобы произошло оплодотворение
В жизненном цикле чередуются бесполый и половой способ.
Особи бесполого поколения (спорофиты) формируют споры.
Из спор развиваются особи полового поколения (гаметофиты), на которых образуются женские и мужские половые органы.
В них развиваются соответственно женские и мужские гаметы — яйцеклетки и сперматозоиды (от греч. «сперма» — семя, «зоон» — живое существо и «эйдос» — вид).
После оплодотворения из зиготы развивается зародыш. Он прорастает и превращается в особь бесполого поколения, размножающуюся спорами.
- спорофит (бесполое) → образует споры.
- Спора → прорастает в гаметофит (половое).
- Гаметофит → образует гаметы (яйцеклетки и сперматозоиды).
- Оплодотворение → получается зигота → вырастает новый спорофит.
Отдел Моховидные
- имеют стебель, листья, ризоиды
Печеночные мхи , например риччия - вильчаторазветвленное слоевище, у плавающей риччии ризоидов нет, но при высыхании водоема на влажной почве могут образовывать
Листостебельные мхи, например кукушкин лен:
- двудомны: есть отдельные мужские и женские растения. На женских гаметофитах развиваются архегонии, на мужских - антеридии. В них образуются гаметы
- орган размножения: на женских растениях развиваются коробочки на длинных ножках, покрытые волосистыми заострёнными колпачками. В коробочках развиваются споры:
Жизненный цикл мха
У мхов чётко выражено чередование бесполого и полового поколений. Бесполое размножение происходит с помощью спор. Из проросшей споры образуется тонкая зелёная нить — предросток, или протонема. Нить ветвится, на ней появляются почки, из которых затем вырастают мужские или женские экземпляры (гаметофиты) мха. Это половое поколение мха.Половое размножение происходит следующим образом. На верхушках мужских растений размещаются половые органы, в которых развиваются подвижные половые клетки (гаметы) — сперматозоиды. У женских растений на верхушках расположены половые органы с женской половой клеткой (гаметой) — яйцеклеткой. Во время дождя сперматозоиды плывут к яйцеклетке. Оплодотворение у мхов невозможно без воды.При слиянии гамет образуется зигота. Из зиготы на женском растении развивается коробочка на ножке — спорофит (бесполое поколение). В коробочке созревают споры. Споры рассеиваются и прорастают. У моховидных половое поколение (гаметофит) доминирует в жизненном цикле, а бесполое поколение (спорофит) занимает подчинённое положение. Моховидные способны к вегетативному размножению, поэтому их размножение длительное время может происходить без образования спорофита.
Еще раз посмотрим - протонема развивается из споры:
- Протонема (предросток) — нитчатая стадия
- Антеридии — мужские половые органы (там сперматозоиды).
- Архегонии — женские половые органы (там яйцеклетка).
- Ризоиды — нитевидные выросты для крепления (не корни!).
Сфагнум - сильно ветвящиеся стебли с мелкими листочками, нет ризоидов. На концах верхних ветвей образуются коробочки и в них созревают споры. Лист - из одного слоя клеток двух типов - одни узкие зеленые с хлоропластами соединённые друг с другом, между ними более крупные мертвые с разрушенной цитоплазмой которые могут заполнятся водой и воздухом (водоносные клетки). Их большая часть на поверхности листа. Благодаря такому строению сфагнум быстро впитывает и проводит воду. Такие клетки есть и на поверхности стеблей.
Моховидные способны к вегетативному размножению. поэтому их размножение может быть без образования спорофита.
Отделы папоротниковидные, плауновидные, хвощевидные
- есть корни, стебель, листья ( у некоторых корневище)
- чередуется половое и бесполое поколение
- предками были древовидные растения, жившие около 300 млн. лет назад в каменноугольном периоде кайнозойской эры, на всех материках. включая Антарктиду
У папоротников
У папоротников архегонии и антеридии находятся на заростке который самостоятельно развивается от взрослого растения. Заросток папоротника существует недолго, он очень маленький и быстро отмирает.
Летом на нижней стороне листа в спорангиях созревают споры. Созревшие споры выпадают из спорангиев. Их разносит ветер. Если они попадают в благоприятные условия, то прорастают. Из проросшей споры папоротника развивается маленькая зелёная пластинка диаметром несколько миллиметров. Это заросток папоротника — гаметофит:
Он живёт самостоятельно, прикрепляясь к почве ризоидами. На нижней стороне заростка образуются половые органы, в которых развиваются мужские и женские гаметы (сперматозоиды и яйцеклетки). Под заростком задерживаются капельки росы или дождевой воды, в которых сперматозоиды могут подплыть к яйцеклеткам. Происходит оплодотворение и образование зиготы. Сперматозоиды и яйцеклетки на одном заростке, как правило, созревают в разное время, поэтому оплодотворение происходит в результате слияния гамет от разных заростков. Из зиготы развивается зародыш. Зародыш сначала получает питательные вещества от зелёного заростка. Зародыш растёт, у него постепенно развиваются корень и очень короткий стебель с первым листом. Со временем из зародыша развивается растение, которое мы обычно называем папоротником. Это бесполое поколение — спорофит. По мере роста спорофит становится независимым, а гаметофит отмирает. В отличие от моховидных, в жизненном цикле папоротниковидных, плауновидных и хвощевидных преобладает спорофит, т. е. бесполое поколение:
- Вайи — так называются «листья» папоротника. Запомните: это не настоящие листья, а крупные листоподобные побеги.
- Сорусы — группы спорангиев на нижней стороне листа (те самые «коричневые бугорки»).
- Заросток (n):Это гаметофит. Имеет форму сердца. Фотосинтезирует (зеленый). Имеет ризоиды.
- Преобладание спорофита (2n): само взрослое растение — диплоидно. Это прогрессивный признак по сравнению с мхами.
- Перекрестное оплодотворение: гаметы на одном заростке созревают в разное время. Это нужно для генетического разнообразия.
- Набор хромосом - Спора, Заросток, Ризоиды, Сперматозоид — (n).
- Зигота, Зародыш, Взрослое растение (вайи), Корни — (2n).
Плауны
Плауны отличаются от мхов настоящими корнями, стеблями и листьями.
В жизненном цикле плауновидных преобладает спорофит над гаметофитом. Гаметофит часто подземный, образуют микоризу с грибами и развиваются 10-15 лет.
На спорофите формируются спорангии. В них развиваются споры.
- Споры высыпаются на землю, и из них прорастает половое поколение — гаметофит.
- На гаметофите формируются половые органы: архегонии (женские) и антеридии (мужские). В антеридиях появляются сперматозоиды, а в архегониях — яйцеклетки.
- С капельками воды сперматозоиды проникают в архегонии и оплодотворяют яйцеклетку.
- Из зиготы развивается новый спорофит (бесполовое поколение). До формирования побегов и корней бесполое поколение питается за счёт гаметофита
Летом у плаунов на прямостоячих побегах развиваются спороносные колоски, на которых расположены спорангии со спорами. Стелющиеся ветвистые побеги плауна очень декоративны. В настоящее время плаун стал редким, нуждающимся в охране растением. Особенности:
- Спороносный колосок (стробил) — это верхушка побега, где собраны спорангии. Запомните термин «стробил».
- Микрофиллия — у плаунов очень мелкие чешуевидные листья (в отличие от крупных вай папоротников).
- Жизненный цикл: Доминирует спорофит (2n) — само вечнозеленое растение.
Гаметофит (заросток) плаунов развивается под землей очень медленно (до 15 лет!).
Для выживания заростку необходим симбиоз с грибами (микориза), так как в темноте он не может фотосинтезировать.
Плауны — древнейшая группа из ныне живущих сосудистых растений. Их ископаемые предки (лепидодендроны) были гигантскими деревьями высотой до 30 метров, из которых образовались залежи каменного угля.
Хвощи
хвощи (свыше 30 видов) — многолетние травянистые растения с длинными ветвящимися корневищами, зимующими в почве . С помощью корневища хвощ размножается вегетативно. От корневища отходят надземные побеги высотой от 10 см до 4–5 м (у некоторых тропических видов).
Весной у хвоща полевого появляются бурые побеги, на верхушках которых расположены спороносные колоски . В них созревают споры. Зелёные летние побеги содержат хлорофилл. Хвощи растут на полях, в лесах или около водоёмов, обычно на участках с влажной кислой почвой. Если на поле много хвощей, значит, почва кислая и для выращивания на этом участке культурных растений, как правило, нуждается в известковании.
🎓 особенности хвощей
1. Два типа побегов (Диморфизм)
- Весенний (спороносный): бурый, без хлорофилла, не фотосинтезирует. Его цель — только размножение. Имеет стробил (колосок) на верхушке. После созревания спор отмирает.
- Летний (вегетативный): зеленый, мутовчатое ветвление (ветки растут пучками из одного узла), фотосинтезирует. Накапливает крахмал в корневище.
2. Особенности строения
- Кремнезём: оболочки клеток пропитаны кремнезёмом. Это делает хвощи очень жесткими и защищает от поедания животными.
- Мутовчатое ветвление: листья редуцированы до мелких чешуек, сросшихся в трубку в узлах.
- Элатеры: у спор хвощей есть специальные пружинки (отростки), которые закручиваются и раскручиваются при изменении влажности, помогая спорам разлетаться.
- весенний побег отвечает за половое размножение и отмирает после спороношения, а летние побеги отвечают за питание, рост и развитие растения, выполняют функцию фотосинтеза.
- Весна: первыми вырастают спороносные побеги. Они бесхлорофилльные и живут за счёт запасов питательных веществ, накопленных в предыдущем вегетационном периоде.
- Образование спор: в спороносных колосках формируются споры.
- Прорастание спор: во влажной среде споры прорастают в заросток (гаметофит), который крепится к почве ризоидами.
- Раздельнополость гаметофитов: на одних развиваются антеридии (мужские половые органы), на других — архегонии (женские половые органы).
- Оплодотворение: во влажной среде подвижный сперматозоид достигает яйцеклетки в архегонии, сливается с ней, образуя зиготу.
- Развитие спорофита: из зиготы развивается спорофит, у которого на спорофилле в спорангии материнские клетки делятся мейозом, в результате образуются споры.
3. Экологический индикатор
- Кислотность почвы: хвощ — главный биоиндикатор кислых почв. Для борьбы с ним применяют известкование (добавление извести или доломитовой муки), чтобы нейтрализовать кислотность.
⚓ Важное :
Хвощи, как папоротники и плауны, являются спорофитами (2n). Их гаметофит — маленький зеленый заросток.
- Вода для оплодотворения: Нужна всем вышеперечисленным. Сперматозоиды должны доплыть до яйцеклетки. Без воды половое размножение невозможно.
- Мейоз: Всегда происходит только один раз в цикле — при образовании спор в спорангиях. Все остальные деления (рост растения, образование гамет) идут митозом.
- Корни: Помните, что у мхов их нет (только ризоиды). Настоящие корни (придаточные) появляются только начиная с плаунов.
Высшие семенные растения
Отдел голосеменные
появились около 350 млн. лет назад, расцвета достигли около 150 млн. лет назад В нашей стране наиболее распространены хвойные. К ним относят ель, сосна, пихта, лиственница, кедр, можжевельник, кипарис и др.
Ароморфозы голосеменных (крупнейшие изменения, изменившие их строение)
- Появление семени Семя содержит запас питательных веществ (эндосперм) и защищено оболочкой. Наличие семян даёт этим растениям ещё одно огромное преимущество перед споровыми. В отличие от спор семена имеют запас питательных веществ, а зародыш будущего растения, находящийся внутри семени, хорошо защищён от неблагоприятных условий. Эти семена лежат открыто, прикрываясь иногда только чешуями, отсюда и название — Голосеменные.
- Оплодотворение, не зависящее от воды Мужские гаметы (спермии) доставляются к яйцеклетке внутри пыльцевой трубки. В связи с этим отпадает необходимость в капельно-жидкой среде, и голосеменные могут заселять территории с очень сухим климатом
Результат: Переход к анемофилии (опылению ветром) и возможность размножаться в засушливых условиях.
У споровых для оплодотворения необходима капельно-жидкая среда, а у семенных — нет
- Развитие проводящих тканей усложнение проводящих элементов (ксилемы).
Результат: позволило достигать огромных размеров и эффективно транспортировать воды. Поэтому только древесные формы (деревья и кустарники). Трав среди современных голосеменных нет. - Морфологическая адаптация - листья превратились в хвою - игольчатые, с толстой кутикулой и погруженными устьицами.
Результат: Резкое снижение транспирации (испарения), что позволяет сохранять хвою зимой (вечнозеленость). Лиственница сбрасывает хвою на зиму.
У голосеменных (сосна, ель, лиственница и др.) есть только архегонии, обычно их два на каждой чешуйке женской шишки, в каждом созревает по одной яйцеклетке. А антеридии отсутствуют (рис.4). Вместо антеридиев появляется антеридиальная клетка пыльцевого зерна, из которой образуются спермии
Образование мужского гаметофита голосеменных:
В жизненном цикле доминирует спорофит (2n). Гаметофиты (n) сильно редуцированы: Мужской гаметофит — пыльцевое зерно.
Женский гаметофит — семязачаток с двумя архегониями и эндоспермом.
Спорофит голосеменных — жизнеспособное растение, хорошо приспособленное к условиям существования. Мужские и женские гаметофиты, развивающиеся на нём, очень мелкие и полностью зависят от спорофита.
- Взрослое дерево (Спорофит, 2n).
- Шишки: Мужские (с пыльцой) и Женские (с семязачатками).
- Опыление: Перенос ветром пыльцы на женскую шишку.
- Оплодотворение: Происходит спустя долгое время (у сосны — через год после опыления).
- Семя (2n): Развивается из семязачатка.
Весной на молодых ветвях сосны видны маленькие шишки двух видов: зеленовато-жёлтые, собранные тесными группами у оснований молодых побегов, и красноватые, расположенные поодиночке на их вершинах. Каждая шишка состоит из оси и сидящих на ней чешуй. На чешуях зеленоватых шишек развиваются по два пыльцевых мешочка. В них созревает пыльца, представляющая собой мужской гаметофит. Оболочка каждой пылинки имеет два пузырька, наполненные воздухом. Такие пылинки ветер может переносить на большие расстояния.
Красноватые шишки сосны расположены на тех же деревьях, что и зеленовато-жёлтые. На каждой чешуе развивается по два семязачатка, в которых находятся женские гаметы (яйцеклетки). Созревшая пыльца разносится ветром и попадает на женские шишки, происходит опыление. На женских шишках пыльца прорастает в пыльцевую трубку, в которой образуются неподвижные мужские гаметы — спермии. В семязачатках происходит оплодотворение. Из зиготы развивается зародыш, из всего семязачатка — семя, а шишки растут и древеснеют. Сначала они зелёные, затем коричневые.
Семена сосны созревают через полтора года после опыления, а высыпаются из шишек почти через два года. В семенах голосеменных растений имеется ткань, содержащая запас питательных веществ. Это эндосперм (от греч. «эндос» — внутри и «сперма» — семя), окружающий зародыш. Таким образом, у голосеменных зародыш будущего растения образуется внутри семени, находящегося на поверхности чешуй женской шишки.
- Однодомность: сосна — однодомное растение (мужские и женские шишки на одном дереве).
- Воздушные мешки: приспособление пыльцы к опылению ветром (анемофилия).
- Спермии: в отличие от споровых, у сосны гаметы неподвижны, им не нужно плыть по воде.
- Эндосперм (n): запомните, что у голосеменных он образуется до оплодотворения из тканей женского гаметофита, поэтому он гаплоидный.
- Сроки: оплодотворение у сосны происходит не сразу, а через 12–15 месяцев после опыления.
Хромосомные наборы :
- Взрослое дерево, чешуи шишек, семязачаток — 2n.
- Пыльца (мужской гаметофит), спермии, эндосперм — n.
- Зародыш семени — 2n.
Хвойные растения выделяют особые летучие вещества — фитонциды (от греч. «фитон» — растение и лат. «цидо» — убиваю), которые подавляют развитие многих бактерий не только в лесу, но и в его окрестностях. Можжевельник выделяет фитонцидов в 6 раз больше, чем другие хвойные растения, и в 15 раз больше, чем лиственные . Поэтому там, где растёт можжевельник, воздух всегда чище.
Отличительной чертой можжевельника являются сочные женские шишки, образованные разросшимися мясистыми чешуйками. Их часто ошибочно называют «ягодами». При созревании зелёные шишки можжевельника чернеют и становятся похожими на плоды чёрной смородины. В нашей стране встречается более 20 видов можжевельника. Все они нуждаются в охране.
У хвойных растений при повреждении покровных тканей выделяется смола. Эта густая ароматная масса содержит эфирные масла и хорошо обволакивает поверхность раны. Так дерево защищает себя от проникновения болезнетворных микроорганизмов. При взаимодействии с кислородом воздуха смола застывает и становится очень стойкой к внешним воздействиям. Застывшие капли смолы могут долго пролежать в земле, превратиться в янтарь и стать немыми свидетелями жизни прошедших столетий
- Фитонциды: химическое средство защиты растений. Это летучие вещества, обладающие антисептическим действием.
- Шишкоягоды: сочные шишки можжевельника .
Помните: у хвойных не бывает плодов (ягод, яблок и т.д.), так как нет завязи. Это именно сочные шишки.
- Смоляные ходы и живица: смола (живица) — это приспособление для защиты от вредителей и заживления ран. Она препятствует гниению древесины.
- Янтарь: ископаемая смола древних хвойных (чаще всего палеогеновых сосен).
Гинкго — уникальное исключение среди современных семенных растений
- Реликт: «живое ископаемое», сохранившееся с мезозойской эры.
- Двудомность: есть мужское дерево и женское
- Сперматозоиды: в отличие от сосны, у которой неподвижные спермии, у гинкго (и саговников) мужские гаметы имеют жгутики и подвижны. Это древний признак, связывающий их со споровыми растениями.
- Листья: имеют уникальное дихотомическое (вильчатое) жилкование, что также является признаком примитивности.
- Листопадность: это широколиственное, а не хвойное растение, хотя оно и относится к Голосеменным.
Сосна обыкновенная
Сосна светолюбива. В сухих сосновых лесах (борах) всегда светло. Там стоят высокие, стройные, как колонны, деревья, на которых ветви остались только вблизи вершин, поэтому они пропускают много света. А на открытых местах сосны раскидистые. Сосны неприхотливы. Их можно встретить на песках, на болотах, в меловых горах и даже на голых скалах, в трещинах которых они укореняются.
Весной на молодых ветках можно видеть маленькие шишки двух типов: зеленовато-жёлтые мужские и красноватые женские. Через два года после оплодотворения из женских шишек высыпаются семена. У большинства видов сосны они имеют плёнчатые крылышки, благодаря которым могут распространяться ветром. Всходы сосны имеют своеобразный вид. Это маленькие растеньица, у которых стебелёк короче спички и не толще обыкновенной швейной иглы. На верхушке стебелька — пучок лучеобразно расходящихся во все стороны очень тонких иголочек.
Молодые ветви сосны имеют мелкие чешуйчатые бурые листочки, в пазухах которых сидят очень короткие побеги, несущие, в зависимости от вида, пучки из 2, 3, 5 (реже 4 или 8) хвоинок. Соответственно количеству хвоинок в пучке различаются двух-, трёх- и пятихвойные сосны. Так, у сосны обыкновенной на каждом из этих побегов развиваются по две сизо-зелёных игловидных листа, т. е. по две хвоинки. Хвоинки живут 2–3 года, а затем опадают вместе с коротким побегом. При благоприятных условиях сосна обыкновенная достигает 30–40 м в высоту и живёт до 350–400 лет.
Пятихвойную сосну сибирскую называют в Сибири кедром, хотя настоящие кедры растут только в горах Северной Африки, на востоке Средиземноморья и в Гималаях. Из её семян, называемых кедровыми орехами, получают пищевое кедровое масло.
- Светолюбива: В лесу: ветви только на верхушке. Нижние ветви отмирают из-за нехватки света (самоизреживание). На открытом месте: крона раскидистая, ветви начинаются низко.
это пример модификационной изменчивости (зависимость фенотипа от среды).
- Экология: неприхотлива к почве (растет на песках, болотах, скалах).
- Корневая система: пластична. На песках — глубокий стержневой корень, на болотах — поверхностный.
- Хвоинки сидят по две на коротких побегах.
- Размножение: семена с крылышками (анемохория — разнос ветром).
- Корневая система: пластична. На песках — глубокий стержневой корень, на болотах — поверхностный.
- Всходы: стебелек короче спички с пучком лучеобразных иголок на верхушке.
Ель
Она теневынослива, в густом лесу у неё сохраняются и нижние ветви. В еловых лесах царит полумрак из-за сомкнутых крон. Под деревьями нет подлеска и очень мало травы. Лишь зелёные мхи или сплошная подстилка из опавшей хвои покрывают почву. Ель хорошо растёт только на богатой питательными веществами, хорошо увлажнённой почве. Крона у ели пирамидальной формы. Короткие и остроконечные хвоинки сидят поодиночке, оставаясь на ветвях 5–7 лет. У ели тоже образуются два типа шишек: мужские и женские. Фиолетово-красные или зеленоватые молодые женские шишки, появляющиеся на концах прошлогодних побегов, торчат вертикально. Зрелые шишки свисают вниз, созревают они поздно осенью в первый год жизни. После высеивания семян они опадают. Семя у ели крылатое. Живёт ель до 250 лет, достигая 40 м в высоту.
- Теневынослива: нижние ветви сохраняются до старости.
- Хвоя: сидит поодиночке, живет долго (до 7 лет).
- Шишки: женские сначала торчат вверх, а созревшие — свисают вниз.
- Почва: требовательна к влаге и перегною (не растет на песках как сосна).
- Лес: из-за сильной тени под елями нет подлеска и очень мало травы.
- Ельник — пример биоценоза с бедным нижним ярусом и мощной хвойной подстилкой.
Лиственница
Широко распространена в нашей стране, особенно в Сибири. Это очень светолюбивая и холодостойкая порода. Она может расти на сухих песках, каменистых и заболоченных почвах. Хвоинки лиственницы светло-зелёные, мягкие, не имеющие плотной кожицы. Из хвойных деревьев нашей страны только лиственница ежегодно сбрасывает хвою. Живёт она до 400–500 лет, достигая 30 м в высоту и 2 м в диаметре. Древесина лиственницы твёрдая, тяжёлая и практически не гниёт в воде. Она используется для строительства мостов, крепления штолен в шахтах, изготовления телеграфных столбов.
- Листопадность: единственное хвойное РФ, сбрасывающее хвою
- Адаптация: ежегодный сброс хвои — защита не только от холода, но и от иссушения (когда корни не могут брать воду из мерзлой земли).
- Светолюбие: как и сосна, не выносит тени.
- Древесина: рекордная стойкость к гниению (из-за обилия смол и плотности).
Пихта
Крупное, иногда огромное дерево с прямым стволом. Некоторые экземпляры достигают 60–100 м в высоту и 2 м в диаметре. Листья вегетативных, не несущих шишек побегов мягкие, плоские, с двумя светлыми полосками, в которых расположены устьица. Листья побегов, несущих шишки, четырёхгранные, с беловатыми полосками (и, следовательно, с устьицами) на всех четырёх сторонах. Шишки располагаются обычно на концах прошлогодних побегов, созревают в первый год. Семена довольно крупные, с крылом. В коре пихты накапливается смола, используемая в медицине и технике. Из хвои и молодых веток пихты сибирской получают пихтовое масло, которое применяют при производстве синтетической медицинской камфоры. Древесина пихты — ценное сырьё для целлюлозно-бумажной промышленности
- Теневынослива: образует густые темные леса.
- Хвоя: плоская и мягкая; имеет два типа. На обычных ветках они плоские и мягкие, а на ветках с шишками — четырёхгранные
- Устьица: На нижней стороне хвои хорошо видны две светлые полоски — это ряды устьиц для газообмена.
- Шишки: молодые женские шишки пихты часто направлены вертикально вверх (как свечи), при созревании они рассыпаются прямо на дереве. Располагаются на концах побегов и созревают быстро — в первый же год
- Крылатые семена: Пихта — типичный пример анемохории (распространения семян ветром). Крупные семена имеют «крыло», которое позволяет им улетать далеко от материнского дерева.
- Защита: В коре пихты много смолы (живицы)
- Значение: основной источник пихтового масла и камфоры; древесина используется для производства бумаги.
Можжевельник
небольшое деревце или кустарник. Растёт в еловых и сосновых лесах, листья игольчатые. Чешуйки женских шишек мясистые, сочные, срастаются вместе, образуя шишкоягоду, созревающую два года. Можжевельник растёт медленно, он очень долговечен, живёт до 2 тыс. лет. В настоящее время он стал редкостью в наших лесах и нуждается в охране.
- Фитонциды: выделяет их в 6 раз больше других хвойных и в 15 раз больше лиственных.
- Шишкоягода: созревает два года.
Отдел покрытосеменные или цветковые растения
- появились около 130 млн лет назад
- самая многочисленная группа царства растения
- около 250 видов
- произрастают во всех климатических поясах
- имеют цветок, из которого развивается плод
- семена внутри плода, который защищает их от неблагоприятных условий окружающей среды
- двойное оплодотворение
- яркая окраска цветков, душистый аромат, съедобная пыльца и нектар - появились в процессе эволюции для привлечения животных-опылителей. Опыление животными надежнее, чем ветром
- особенности строения плодов и семян также связанны с возможностью их распространения животными
- имеют более совершенную проводящую систему
- размножаются как семенами так и вегетативно. Это тоже способствует широкому распространению
- жизненные формы - деревья, кустарники, травы. Разнообразие форм способствовало полному и интенсивному использованию ресурсов среды, успешному завоеванию новых территорий и освоению новых местообитаний
- бывают однолетними, двулетними и многолетними от времени прохождения цикла от прорастания семени до образования новых семян
- Жизненный цикл :
У покрытосеменных растений жизненный цикл в эволюционном плане является самым прогрессивным по сравнению с другими группами растений. То, что мы называем покрытосеменным растением, является спорофитом. Гаметофиты у покрытосеменных развиваются на спорофите и живут за его счёт. Мужской гаметофит — пыльцевое зерно — развивается в пыльнике тычинки. В завязи пестика в семязачатке формируется женский гаметофит — зародышевый мешок, в котором находятся яйцеклетка и центральная клетка. После оплодотворения образуется семя, зародыш которого обеспечен запасом питательных веществ и достаточно хорошо защищён от воздействия неблагоприятных внешних факторов.
Таким образом, жизненный цикл цветкового растения складывается из бесполого размножения доминирующего спорофита (цветковое растение как таковое) и полового размножения гаметофита.
В процессе жизненного цикла растений происходит смена полового и бесполого поколений. Поколение, образующее гаметы, называют гаметофитом. Поколение, производящее споры, называют спорофитом. У низших растений наибольшего развития достигает гаметофит, но по мере усложнения растений преобладающей формой становится спорофит.
- гаметофит (n): всегда гаплоидный. Образует гаметы (сперматозоиды и яйцеклетки) путём митоза.
- Спорофит (2n): всегда диплоидный. Образует споры путём мейоза.
- Вектор эволюции: постепенная редукция (уменьшение) гаметофита и преобладание спорофита.
- Исключение: Мхи — единственная группа высших растений, у которых доминирует гаметофит.
Схема изменения соотношения жизненных форм у растений в природе:
Развитие растительного мира
Палеоботаника - изучает ископаемые остатки древних растений, исследует строение, разнообразие, распространение и эволюцию растений
Согласно современным представлениям, жизнь на Земле зародилась в воде более 4 млрд лет назад. Первые живые существа имели более простое строение, чем современные бактерии, одноклеточные грибы, водоросли. В отличие от тел неживой природы, у них происходил обмен веществ: они поглощали из окружающей среды необходимые для жизни вещества, преобразовывали их и выделяли ненужные продукты жизнедеятельности. Первые живые организмы использовали органические и минеральные вещества, растворённые в воде первичного океана. Постепенно запасы питательных веществ в первичном океане стали истощаться. Между организмами началась борьба за пищу. В этих условиях у некоторых примитивных организмов появились хлорофилл и хлоропласты. Организмы, имевшие хлорофилл и хлоропласты, стали использовать солнечную энергию для создания органических веществ из неорганических. Так возник фотосинтез, который учёные рассматривают как важный этап в эволюции органического мира. По характеру питания все организмы разделились на две группы — автотрофы (преимущественно растения и некоторые бактерии) и гетеротрофы (животные, грибы, большинство бактерий). В результате процесса эволюции сформировалось всё многообразие живых организмов.
Первые организмы были одноклеточными, они заселили воды древнего океана. От древних простейших одноклеточных организмов, способных к фотосинтезу, произошли одноклеточные водоросли, которые стали родоначальниками царства растений. Благодаря фотосинтезу в окружающей среде накапливался кислород. Состав воздуха стал постепенно приближаться к современному, т. е. в основном содержал азот, кислород и небольшое количество углекислого газа. Такая атмосфера способствовала развитию более совершенных форм жизни.
В процессе дальнейшей эволюции возникли колониальные формы, от которых произошли многоклеточные. Среди растений первыми многоклеточными организмами были водоросли, тело которых состояло из сходных по строению и функциям клеток (как и у современных водорослей). Среди водорослей наряду с плавающими формами появились и прикреплённые ко дну. Это привело к расчленению тела на части: одни из них служили для прикрепления к субстрату, другие — для осуществления фотосинтеза. Возникновение у водорослей полового размножения также сыграло большую роль в дальнейшей эволюции растений, поскольку позволяло приспосабливаться к изменяющимся условиям жизни.
Суша длительное время оставалась безжизненной. Продолжительные горообразовательные процессы привели к её поднятию, обмелению и высыханию водоёмов. У растений стали появляться приспособления к жизни в наземных условиях, вне воды. Начался переход некоторых растений от водного к наземному образу жизни. Первыми наземными растениями были риниофитоподобные растения. Они были широко распространены на Земле, но все вымерли (рис. 41). Об их существовании свидетельствуют многочисленные ископаемые остатки. Дальнейшая эволюция растений осуществлялась в направлении всё большего приспособления к жизни на суше.
Происхождение высших растений:
Происхождение высших споровых растений. Риниофиты стали родоначальниками более высокоорганизованных групп высших растений — папоротников, хвощей, плаунов. У этих растений появились листья, корни, сформировались более развитые покровные и проводящие ткани.
Тёплый и влажный климат способствовал образованию огромных заболоченных пространств. Такие условия были благоприятными для жизни и размножения древовидных папоротников, хвощей, плаунов, которые образовали непроходимые леса . Они размножались, оставляли потомство, расселялись и постепенно заняли господствующее положение на Земле. Древние хвощи, плауны, папоротники быстро росли, отмирали, благодаря чему сформировались залежи каменного угля.
Развитие семенных растений. Дальнейшее развитие растительного мира было связано с изменением климата. Он почти повсеместно стал суше и холоднее. Древовидные папоротники, хвощи и плауны постепенно вымирали. Появились примитивные голосеменные растения — потомки древних папоротниковидных.
Происхождение голосеменных от древних папоротниковидных доказывают многие черты сходства между этими растениями. Это сходство не только внешнее. Общие черты наблюдаются в строении органов: стеблей, листьев и корней. Очевидно, предками голосеменных растений были древовидные, лиановидные и травянистые семенные папоротники, впоследствии полностью вымершие. Их семена развивались на листьях, шишек ещё не было.
У растений появилось семя, для оплодотворения им не требовалась вода, сформировались приспособления, позволяющие растениям переносить недостаток влаги и колебания температуры. От древних семенных произошли современные голосеменные и покрытосеменные растения. Появление цветка, плода и разнообразных приспособлений в строении вегетативных органов у покрытосеменных растений обеспечило их господство на Земле. Они быстро расселились и заняли самые разнообразные местообитания. Уже более 60 млн лет покрытосеменные растения господствуют на Земле.
Систематизируем:
1. Зарождение жизни и эра водорослей (Архей — Протерозой)
- Первые организмы: анаэробные гетеротрофы в океане.
- Ароморфоз №1: Появление фотосинтеза. Разделение на автотрофов и гетеротрофов. Накопление \(O_{2}\) и создание озонового экрана.
- Ароморфоз №2: Появление полового процесса. Ускорение эволюции за счет комбинативной изменчивости.
- Ароморфоз №3: Переход от одноклеточности к многоклеточности. Дифференциация тела водорослей на части (прикрепление и фотосинтез).
2. Выход на сушу (Силур — Девон)
- Причина: Поднятие суши и обмеление водоемов.
- Первые растения: Риниофиты (псилофиты).
- Ключевые приобретения:Появление первых тканей: покровной (эпидермис с устьицами) и проводящей (ксилема).
Вместо корней — ризоиды. Тело — система ветвящихся стеблей (теломов).
3. Расцвет высших споровых (Девон — Карбон)
- Условия: Теплый и влажный климат, заболоченные суша.
- Группы: Древовидные папоротники, хвощи (каламиты), плауны (лепидодендроны).
- Ароморфозы: Появление настоящих корней и листьев.
- Результат: Формирование залежей каменного угля из отмерших древовидных форм.
- Ограничение: Оплодотворение зависит от воды (сперматозоиды должны плыть).
4. Появление и господство Голосеменных (Пермь — Мезозой)
- Причина: Климат стал суше и холоднее. Споровые гиганты вымирают.
- Предки: Вымершие семенные папоротники.
- Ароморфозы:Появление семени (запас питания + защита зародыша).
Появление пыльцевой трубки (оплодотворение без воды). - Представители: Сосна, ель, лиственница, пихта, можжевельник, гинкго.
5. Господство Покрытосеменных (Цветковых) (Мел — Кайнозой)
- Период: Последние 60–65 млн лет.
- Ароморфозы:Появление цветка (привлечение опылителей).
Появление плода (защита и распространение семян).
Двойное оплодотворение (быстрое образование триплоидного эндосперма). - Результат: Максимальное приспособление ко всем средам обитания.
Многообразие и происхождение культурных растений
Разновидности культурной капусты произошли от дикорастущей капусты встречающейся в наши в дни в районах Средиземноморья
Из Южной Америки в Европу картофель был завезен испанцами. Его сначала выращивали как декоративное растение. В Россию завезли во времена Петра I
Подсолнечник из Мексики завезли сначала в Еропу, и лишь затем в Россию.
Родина гороха - горы Афганистана и Северо-западной Индии.
Родина пшеницы - регион Ближнего востока (Турция, Израиль)
Стебель пшеницы — соломина с хорошо заметными узлами. У одного растения может быть от 2 до 12 и более стеблей. Листья у пшеницы длинные, узкие, с параллельными жилками; хорошо развиты листовые влагалища. Соцветие — сложный колос. Он состоит из многих колосков. На оси каждого колоска сидят две колосковые чешуи, а за ними — от 2 до 7 цветков. У цветков пшеницы типичное для злаков строение: 2 цветковые чешуи, 2 цветковые плёнки, 3 тычинки, пестик с 2 рыльцами. В ещё закрытых цветках происходит самоопыление. Плод — зерновка.
Кукуруза -Родиной кукурузы (маиса) является Мексика. Это единственное культурное растение, которое не встречается в дикой природе в своем современном виде — оно было полностью создано человеком.
Древние индейцы на протяжении тысячелетий проводили искусственный отбор:
- Они выбирали растения с самыми крупными и мягкими зернами.
- Постепенно кукуруза «научилась» не сбрасывать зерна на землю, что позволило людям собирать урожай целиком.
- В результате селекции маленький колосок превратился в массивный початок, который мы знаем сегодня.
Путь в Европу и Россию
- 1493 год: Христофор Колумб привез семена кукурузы в Испанию.
- XVII век: Кукуруза попала в Россию (через Крым, Кавказ и Балканы).
- XX век: Стала одной из главных культур страны, получив прозвище «царица полей».
Лук родина Китай и Средняя Азия
Николай Иванович Вавилов (1887–1943)
— известный русский учёный-генетик, разработал учение о биологических основах селекции и центрах происхождения культурных растений. Он организовал ботанико-агрономические экспедиции в страны Средиземноморья, Северной и Южной Америки, установил на их территории древние очаги происхождения и разнообразия культурных растений. Николай Иванович обрёл заслуженную славу выдающегося учёного и путешественника, он участвовал более чем в 100 экспедициях. Научные труды Вавилова ценили и признали во многих странах мира. Главным результатом научных экспедиций учёного стало создание уникальной коллекции семян культурных растений, в которой насчитывалось более 250 тысяч образцов. Богатейшая коллекция семян стала первым в мире генным банком растений.
Среда обитания растений. Экологические факторы
Все что окружает и оказывает влияние на растение - это среда обитания
Растения обитают в водной, воздушной, наземной среде
Отдельные компоненты среды обитания называют экологическими факторами.
Абиотические факторы:
Свет необходим растениям как источник энергии для фотосинтеза. Он влияет также на рост, цветение и плодоношение.
Группы растений по отношению к свету:
Интенсивность освещения и его продолжительность в течение года изменяются. На экваторе день всегда равен ночи. В южном и северном полушарии меняется в течение года. Соотношение продолжительности дня и ночи влияет на растения. В Арктике в полярные дни (без ночей) солнце не опускается за горизонт и растения успевают пройти цикл развития за короткий срок по сравнению с южными растениями. также чтобы не затенять друг друга и хорошо освещаться растений расселяются ярусами - этажами.
- 1 ярус (Верхний древостой): Самые высокие светолюбивые деревья.Примеры: Дуб, сосна, ель, береза.
- 2 ярус (Низкий древостой): Деревья поменьше, часто теневыносливые.Примеры: Рябина, черемуха, дикая яблоня.
- 3 ярус (Подлесок): Различные кустарники.Примеры: Лещина (орешник), малина, бересклет, калина.
- 4 ярус (Травянисто-кустарничковый): Травы, лесные цветы и мелкие ягодные кустики.Примеры: Папоротник, земляника, черника, ландыш.
- 5 ярус (Мохово-лишайниковый): Самый нижний наземный слой.Примеры: Зеленые мхи, олений мох (ягель), грибы.
Главные приспособления к жизни в лесу
- Разное время цветения (Ритмы):Растения цветут в разное время, чтобы максимально использовать свет и питательные вещества.
Пример: Орешник (лещина) цветет ранней весной, пока на деревьях нет листвы. Это позволяет ветру свободно переносить пыльцу. - Опыление и ярусы: Верхний ярус (высокие деревья): Опыляются ветром. Им выгодно цвести до распускания листьев, чтобы крона не мешала движению пыльцы.
Нижние ярусы (кустарники): Под пологом леса ветра почти нет, поэтому их опыляют насекомые. - Распространение семян: Семена высоких деревьев разносит ветер.
Семена кустарников (жимолость, малина, шиповник) разносят птицы, поедающие плоды. - Жизнь под снегом: Лесная подстилка и рыхлый снег работают как «одеяло», защищая почву и корни от промерзания. Поэтому травы в лесу могут просыпаться раньше, чем на открытых полях.
Температура тоже влияет на растения и растения к ней п приспосабливаются:
В тундре растения «прячутся» под снегом. Всё, что оказывается выше уровня сугроба, замерзает и погибает от ледяного ветра.
Влажность влияет на растения и они к ней приспосабливаются:
Гигрофиты имеют особенности:
Сравним растения и объясним почему для водных и сухопутных растений растущих на переувлажненных почвах характерно образование воздухоносной ткани?
- В воде и переувлажненной почве содержание растворенного кислорода крайне низкое (диффузия газов в воде происходит медленнее, чем в воздухе). Это создает дефицит кислорода для дыхания подземных и подводных частей растения.
- Аэренхима представляет собой систему крупных межклетников, по которым кислород от надземных частей растения (листьев) доставляется к погруженным в воду стеблям и корням для обеспечения процесса дыхания.
- Воздухоносная ткань позволяет накапливать внутри тела растения газы (кислород для дыхания и углекислый газ для фотосинтеза), что важно в условиях их дефицита в окружающей среде.
- Наличие полостей, заполненных воздухом, уменьшает среднюю плотность растения, позволяя ему поддерживать вертикальное положение в толще воды или удерживать листья на поверхности для максимального улавливания солнечного света (плавучесть обеспечивает).
Биотические факторы:
- Животные: Питаются растениями, опыляют их, разносят семена и плоды.
- Другие растения:
- Микроорганизмы: Разлагают остатки, обогащая почву перегноем и минералами.
Антропогенные факторы:
Деятельность человека может быть положительной, так и отрицательной
Растительные сообщества или фитоценозы
это совокупность определенных видов растений, произрастающих на относительно однородном участке земной поверхности
Характеристики природных сообществ:
Искусственные сообщества, или агрофитоценозы
неустойчивые растительные сообщества, создаваемые человеком. Это главным образом сельскохозяйственные поля, сады, где выращивают растения одного или двух-трёх видов. Они могут существовать только при условии постоянной заботы о них человека, в противном случае происходит естественное зарастание и формирование естественных природных сообществ
Кратко
- Название: Искусственные сообщества (агрофитоценозы).
- Свойство: Неустойчивость.
- Примеры: Поля, сады.
- Видовой состав: 1–3 вида растений.
- Условие выживания: Постоянная забота человека.
- Результат без ухода: Возврат к природному сообществу.
Агрофитоценозы отличаются от природных сообществ (лесов, лугов) тем, что не способны к саморегуляции и самоподдержанию без вмешательства человека.
Флора
это совокупность видов на определённой территории
Растительность
совокупность растительных сообществ
По преобладанию тех или иных видов и жизненных форм растительные сообщества в единстве с условиями среды объединяют в большие группы - типы растительности. Наиболее распространены тундровый. лесной. степной, пустынный, луговой, болотный и и др.
Природные зоны Земли
в соответствии с преобладанием в растительном покрове сообществ какого либо типа растительности, а также от климатических условий выделяют зоны тундр, хвойных лесов, широколиственных лесов, степей, пустынь, тропиков и т.д. Выделяют и переходные, промежуточные зоны - лесотундра, лесостепь, полупустыня, субтропики и др., а также подзоны и вертикальные пояса в горах
Весенние явления в жизни растений
- Первый признак: Начало сокодвижения. Когда почва прогревается, корни начинают всасывать воду. Она растворяет запасы сахаров в стволе и под давлением поднимается к почкам. Раньше всех начинается у клёна остролистного. Чуть позднее — у берёзы.
- Второй признак: Цветение ветроопыляемых растений. В средней полосе первой зацветает ольха серая (заметны распустившиеся серёжки).
Почти одновременно зацветают орешник и мать-и-мачеха. Цветки невзрачные, без ярких лепестков и запаха, потому что им не нужно привлекать насекомых. Ольха и орешник цветут раньше, чем на них появятся листья. Почему это важно? Пыльцу переносит ветер. Если бы на ветках уже была густая листва, она бы работала как преграда, и пыльца не долетела бы до соседних деревьев. - Раннецветущие травы (подснежники): Это многолетние растения лиственного леса. Зацветают очень рано, иногда до схода снега.
Причина раннего цветения: В лиственном лесу летом очень темно из-за густых крон. Поэтому травы научились проживать весь цикл (рост, цветение, опыление) за пару недель ранней весной, пока деревья еще стоят голые и пропускают солнечный свет до самой земли. Чтобы так быстро вырасти, они используют питательные вещества, накопленные с прошлого года в луковицах или корневищах.
Смена растительных сообществ - сукцессии
Постепенный процесс смены природных сообществ называется сукцессией
выделяют периоды зарождения, расцвета и старости
Причины смены сообществ
- Изменения климата.
- Изменение состава или структуры почв.
- Жизнедеятельность самих растений (они меняют среду под себя, делая её непригодной для своих же потомков).
Примеры смены сообществ
1. Из водоема в лес
- Озеро → Болото: Озеро постепенно зарастает.
- Болото → Лес: Болото высыхает, на нем появляются кустарники и деревья.
2. Смена березового леса еловым (замещение ярусов):
: В светлом березовом лесу под пологом начинают расти теневыносливые ели.
: Ели вырастают и занимают верхний ярус, создавая густую тень.
: Светолюбивые молодые березы не могут выжить под еловыми кронами и погибают.
: Происходит смена растений нижнего яруса.
периоды зарождения, расцвета и старости
Различают первичную и вторичную сукцессию
Устойчивость природных сообществ, их существование в течение длительного времени зависит от разнообразия обитающих в них видов. Чем больше видов, тем сложнее цепи питания, тем устойчивее сообщество. Исчезновение одного вида не приведёт к гибели сообщества. Питавшиеся ими виды найдут новые источники пищи. Но даже в устойчивых сообществах человек может нарушить равновесие. Например, вырубка леса на большой площади приводит к уничтожению не только деревьев, но и некоторых видов травянистых растений, животных, грибов. В результате на месте леса появляются болота или пустоши.
Пример пищевой цепи в сообществах:
- Видовое разнообразие: чем оно выше, тем дольше живет сообщество.
- Сложность цепей питания: разветвленные связи позволяют заменять исчезнувшие источники пищи.
- Взаимозаменяемость: гибель одного вида не означает гибель всей системы
Охрана растительного мира
Государственный документ, учрежденный в целях выявления редких и находящихся под угрозой исчезновения животных, растений и грибов - Красная книга Российской Федерации. Туда вписанны растения:
- исчезнувшие: не встречаются в природе.
- Исчезающие: спасение невозможно без специальных мер.
- Редкие: имеют малую численность или живут на ограниченной территории.
- Сокращающиеся в численности: количество особей постоянно падает.
Для сохранения природных сообществ создают особо охраняемые территории:
Заповедник - это участок территории на котором сохраняется в естественном состоянии весь его природный комплекс. В заповедниках запрещена любая хозяйственная деятельность, в том числе охота и сбор растений.
Баргузинский заповедник был объявлен первым государственным заповедником на территории современной России в 1917 году для сохранения соболя на берегу Байкала
Заказник - охраняет не весь природный комплекс, например только растения или их отдельные виды
Национальный парк - организован отдых людей с минимальным вредом природе
Ботанический сад - собрание живых растений
про ботанику все👌☝️😊