Характеристика некоторых семейств покрытосеменных растений. Глава viii семенные растения. отдел покрытосеменные (angiospermae), или цветковые (magnoliophyta)

Общие сведения о покрытосеменных растениях

Покрытосеменные растения (лат. Angispermae). По числу видов покрытосеменные далеко превосходят все другие группы высших растений. Покрытосеменные растения включают цветковые (Angispermae) и магнолиофиты (Magnoliophyta), это тип высших растений, включающий два подкласса (или класса) - однодольных и двудольных, около ста порядков, до 300 000 видов. Они характеризуются исключительным разнообразием жизненных форм, как наземных, так и водных. К этой группе относятся как самые мелкие (вольфия, менее 2 мм), так и самые крупные (эвкалипты , до 150 м высотой) из ныне живущих растений. Типичными признаками покрытосеменных считаются сосуды в древесине, ситовидные трубки с клетками-спутниками, листья с широкой пластинкой и многопорядковым сетчатым жилкованием, цветки циклического строения, развитие семяпочек в завязи, прорастание пыльцы на рыльце, двойное оплодотворение, превращение завязи в плод, содержащий семена. Ни один из этих признаков не является постоянным, свойственным всем без исключения ее членам. Принадлежность к покрытосеменным определяется на основе совокупности характерных признаков, некоторые из которых могут отсутствовать. Исторически границы этой группы растений определялись путем отделения от нее уклоняющихся форм, поскольку во времена Карла Линнея считалось, что все растения имеют цветки. Лишь постепенно вырисовывались отличия покрытосеменных от споровых и голосеменных растений, причем в доэволюционный период эти отличия абсолютизировались. По сей день многие систематики склонны видеть в покрытосеменных чрезвычайно обособленную группу растений, придавая им ранг типа. К тому же считалось, что покрытосеменные появились уже вполне сформировавшимися в середине мелового периода. В результате происхождение этой группы в течение многих лет было окутано тайной. Сейчас мы знаем, что признаки покрытосеменных постепенно формировались в нескольких параллельно развивающихся эволюционных линиях древних голосеменных (Проангиоспермы). Граница между голосеменными и покрытосеменными в свете этих данных выглядит менее отчетливой, а происхождение последних представляется закономерным результатом процесса ангиоспермизации. Первые достоверные покрытосеменные появились в начале мелового периода, около 130 млн. лет назад. Их древнейшие представители, по-видимому, не имели типичных цветков. К середине мелового периода наметились эволюционные линии, ведущие к современным магнолиецветным, сережкоцветным, однодольным и др. Все это время покрытосеменные играли подчиненную роль в растительных сообществах, где преобладали хвойные, саговниковые и вымершие группы голосеменных. Выдвижение покрытосеменных на первые роли началось лишь в конце мелового периода, причем растительные формации, в которых они безусловно господствуют - тропические дождевые леса, различных типов злаковники и др. - появились сравнительно недавно. Видовое разнообразие покрытосеменных значительно возросло в течение ледникового периода, частью за счет гибридизационных процессов. Основные пищевые ресурсы, поддерживающие животное население планеты и человека, сосредоточены сейчас в этой группе растений. Она обладает огромным, еще далеко не познанным биохимическим разнообразием, имеющим огромное значение для нормального развития и здоровья человеческого организма.

Ботаническая ситематика. Отдел цветковых растений традиционно подразделяется на 2 класса - Magnoliopsida (двудольные) от названия рода Magnolia и Liliopsida (однодольные) от названия рода Lilium. Более популярны традиционные названия этих таксонов - Dicotyledones и Monocotyledones. Происхождение этих названий вполне очевидно: Dicotyledones имеют две семядоли в семени, тогда как у Monocotyledones семядоля одна. Классы двудольных и однодольных, в свою очередь, подразделяются на подклассы, которые делятся на порядки (иногда объединяемые в надпорядки), семейства, роды и виды со всеми промежуточными категориями. Имеется целый ряд современных систем классификации цветковых растений.

Однодольные , класс покрытосеменных растений с одной семядолей в зародыше. В отличие от двудольных проводящие пучки у них расположены беспорядочно, лишены образовательной ткани, и поэтому стебель и корень, как правило, в толщину не растут; листья обычно с параллельным или дугообразным жилкованием; цветок большей частью трехчленного типа. К однодольным относятся злаки, пальмы, орхидные и другие. В класс однодольных растений (Liliopsida, или Monocotyledones) включаются 5 подклассов, 37 порядков, около 120 семейств, 30 000 родов и больше 60 000 видов. Выделяют подклассы:
Подкласс 1. Частуховые (Alismatidae)
Подкласс 2. Лилейные (Liliidae)
Подкласс 3. Коммелиновые (Commelinidae)
Подкласс 4. Арековые (Arecidae)
Подкласс 5. Имбирные (Zingiberidae)

Двудольные , класс покрытосеменных растений с 2 семядолями в зародыше. Травы, кустарники, деревья. Свыше 180 тыс. видов. В отличие от однодольных имеют, как правило, листья с сетчатым жилкованием, проводящие пучки располагаются кольцеобразно, а между древесиной (ксилемой) и лубом (флоэмой) находится образовательная ткань (камбий), обеспечивающая вторичное утолщение; число частей цветка (чашелистиков, тычинок и плодолистиков) обычно кратно 4 или 5. Среди двудольных пищевые (в т. ч. зернобобовые, плодовые, масличные и т. д.), лекарственные, декоративные растения. Например, Беквичия ледниковая (Beckwithia glacialis). Встречается в Хибинах, распространена в альпийском, субальпийском поясах гор Скандинавии, Средней Европы, Восточной Гренландии, Исландии. В классе Двудольные (Magnoliopsida, или Dicotyledones) описано 8 подклассов, 128 порядков, 418 семейств, приблизительно 10 000 родов и около 190 000 видов двудольных растений. Выделяют подклассы:
Подкласс 1. Магнолиевые (Magnoliidae)
Подкласс 2. Гамамелисовые (Hamamelididae)
Подкласс 3. Гвоздичные (Caryophyllidae)
Подкласс 4. Диллениевые (Dilleniidae)
Подкласс 5. Розоцветные (Rosidae)
Подкласс 6. Сложноцветные (Asteridae)

Происхождение цветковых. Цветковые растения появились на Земле в мезозойскую эру, в меловой период от голосеменных растений. Произошло это 120-130 млн. лет назад, наиболее вероятными предками цветковых считается неспециализированная группа семенных папоротников . Цветковые – самый крупный и высокоорганизованный отдел в царстве растений, объединяющий 250 тыс. видов из 350 тыс. видов всех растений. Термин покрытосеменные , наверное, не совсем удачен – у голосеменных, да и у той же сосны, семена развиваются внутри шишки и достаточно хорошо защищены. А вот появление цветка, обеспечивающего более надежное опыление и плода – защищающего семена, обеспечивающего их распространение – это важнейшие ароморфозы, связанные с размножением цветковых.

Цветок – укороченный побег с ограниченным ростом, так же как и шишка голосеменных. Для опыления голосеменных достаточно ветра, но в тропическом лесу опыление ветром растений нижних ярусов затруднено. Возможно, именно там и появились первые цветковые растения. Большинство ученых считает, что цветок произошел от обоеполой шишки (стробилы) древних вымерших голосеменных. Это стробиллярная, или эвантовая гипотеза. Эту гипотезу подтверждают находки древних голосеменных – беннеттитов , у которых были обоеполые стробилы, на микроспорофиллах образовывались микроспорангии с микроспорами (будущие тычинки), на мегаспорофиллах располагались семязачатки с мегаспораниями (будущие пестики). Для защиты семязачатков женский спороносный лист (мегаспорофилл) складывается и образуется закрытое вместилище семязачатков – плодолистик.

У наиболее примитивных современных цветковых – магнолиевых цветок и сейчас похож на шишку голосеменных – многочисленные плодолистики, тычинки, лепестки и чашелистики расположены по спирали на вытянутом коническом цветоложе.

Строение. Проводящая система наиболее совершенна, в ксилеме появились настоящие сосуды (трахеи) , во флоэме формируются ситовидные трубки с клетками-спутницами .

Усложняется строение фотосинтетического аппарата – листьев, листья простые и сложные, уплощенная форма листьев значительно увеличивает поверхность и эффективность фотосинтеза.

Размножение . В жизненном цикле доминирует разноспоровый спорофит, представляющий собой листостебельное растение; гаметофит крайне редуцирован (мужской – до пыльцевого зерна, женский – до зародышевого мешка); архегонии и первичный эндосперм в женском гаметофите и антеридии в мужском отсутствуют . Редукция гаметофитов имеет большое значение – они очень быстро развиваются (у голосеменных от опыления до оплодотворения проходит два-три года). Отсутствие первичного эндосперма в женском гаметофите цветковых, компенсировалось вторым оплодотворением и образовании уже в семени триплоидной питательной ткани – эндосперма .

Органом бесполого и полового размножения является цветок, за счет идиоадаптаций появляются цветы, опыляемые ветром, водой, самоопыляющиеся, опыляющиеся насекомыми и другими животными. Появление цветка облегчает процесс опыления. Семязачатки небольшие, защищены стенками завязи . Оплодотворение не зависит от наличия воды; двойное, после которого образуется не только диплоидный зародыш, но и триплоидный эндосперм. После оплодотворения образуются семена, имеющие зародыш, запас питательных веществ и кожуру, они защищены тканями околоплодника от внешних воздействий, в дальнейшем околоплодник обеспечивает распространение семян тем или иным способом.

Многообразие. Растения отдела Цветковые систематики делят на два класс – двудольные и однодольные , главным признаком является количество семядолей в зародыше семени. Более древними растениями считают растения класса Двудольные, цветы у них более примитивные. Примитивными признаками в строении цветка считается большое количество элементов цветка (тычинок, пестиков, лепестков), двойной околоцветник, несросшиеся элементы цветка (чашелистики, тычинки), правильная форма цветка. Древесные жизненные формы – также считаются примитивными признаками. Специализация цветка по отношению к какой-то конкретной группе опылителей, редукция или срастание элементов цветка, травянистые жизненные формы и неправильный цветок считаются прогрессивными признаками.

Однодольные растения произошли или от одной из групп примитивных двудольных на ранних стадиях эволюции двудольных, или, возможно, от разных групп примитивных двудольных.

Характеристика классов цветковых растений. Отличительные признаки двудольных и однодольных растений сведены в табл. 1 и рис. .

Таблица 2.Важнейшие отличительные признаки однодольных и двудольных:

Класс Двудольные	Класс Однодольные
Семя
Зародыш обычно с двумя семядолями.	Зародыш с одной семядолей.
Корень
Уже у проростка формируется главный корень и его система (преимущественно стержневая).	Зародышевый корешок задерживается в росте, рано отмирает; главный корень и его система обычно не развиты; развивается система придаточных корней (в основном мочковатая).
Наблюдается вторичное утолщение корня.	Вторичное утолщение корня отсутствует.
Стебель
Проводящие пучки открытого типа (содержат камбий) одного размера и располагаются в виде кольца.	Проводящие пучки закрытого типа (камбия нет) разного размера и расположены беспорядочно.
Наблюдается вторичное утолщение.	Вторичное утолщение отсутствует.
Лист
Листья простые и сложные.	Листья только простые.
Листья обычно расчленены на листовую пластинку и черешок.	Листья обычно не расчленены на листовую пластинку и черешок, часто имеется влагалище.
Листовая пластинка часто более или менее расчленена.	Листовая пластинка, как правило, цельная.
Жилкование обычно перистое или пальчатое.	Жилкование обычно параллельное или дуговое.
Цветок
Цветок, как правило, пятичленный (реже четырех- или многочленный)	Цветок обычно трехчленный (реже четырех или двучленный), никогда не бывает пятичленным.
Околоцветник чаще двойной.	Околоцветник чаще простой.
Жизненные формы
Представлены все жизненные формы.	Обычно травянистые растения, редко древовидные формы.

Двудольные растения. Класс двудольные объединяет около 200 000 видов, объединенных в 280 семейств, которые в свою очередь объединены в порядки. Из 280 семейств рассмотрим характеристику пяти семейств школьной программы.

Семейство Крестоцветные . Около 3000 видов, в основном однолетние, двулетние и многолетние травянистые растения, редко полукустарники (рис. 74). В это семейство объединены растения с цветками, формула которых *Са 2+2 Со 4 А 2+4 G (2) и плодами – стручками, или стручочками.

Листья простые, без прилистников; листорасположение очередное, иногда листья собраны в прикорневые розетки.

Цветки обоеполые, правильные (актиноморфные). Околоцветник двойной, четырехчленный. Чашечка из четырех свободных чашелистиков, венчик из четырех свободных лепестков, расположенных накрест и чередующихся с чашелистиками. Тычинок шесть, во-внешнем круге – две короткие, во-внутреннем – четыре длинные (андроцей четырехсильный). Пестик один, образован двумя плодолистиками, завязь верхняя. Цветки собраны в простые и сложные кистевидные соцветия.

Плод – стручок или стручочек.

Значение. Большое количество овощных, масличных, декоративных, кормовых и медоносных видов. Есть лекарственные виды (пастушья сумка , желтушник, сердечник луговой). Много злостных сорняков полей и огородов (сурепка, ярутка, пастушья сумка).

На Средиземноморье до настоящего времени можно встретить дикорастущую капусту огородную, которая культивируется уже около 5000 лет.

Славяне выращивают капусту с 9 века, изобрели способ ее заквашивания, а отсутствие термической обработки сохраняет весь комплекс витаминов – С, К, Р, В 1 , В 2 и другие; капуста содержит целый комплекс важнейших микроэлементов.

К крестоцветным относится репа, которая была до картофеля вторым хлебом, редька, разновидность редьки – редис. Горчица используется в качестве острой приправы, масло горчицы используется как пищевое, в качестве приправы используется и хрен. Наиболее урожайное масличное растение умеренных широт – рапс, его масло используется в технической промышленности. Из декоративных крестоцветных наиболее известны левкои, ночная красавица.

Семейство Розоцветные . До 3500 видов, жизненные формы – деревья, кустарники и травы (рис. 75). В это семейство объединены растения с цветками, формула которых *Са 5 Со 5 А ∞ G ∞ или *Са 5 Со 5 А ∞ G 1 , есть розоцветные и с другими формулами цветков. Плоды очень разнообразны – орешки, коробочки, костянки, многокостянки, яблоки, земляничины.

Листья как простые, так и сложные, с прилистниками (иногда рано опадают). Листорасположение очередное, реже супротивное.

Цветки обычно правильные (актиноморфные), обоеполые. Околоцветник двойной, пятичленный. Чашечка из пяти чашелистиков (свободных или сросшихся основаниями), венчик – пяти (реже четырех) лепестков, всегда раздельнолепестной. Иногда имеется подчашие. Тычинок обычно неопределенное количество, расположенных кругами по пять-десять. Пестик один или много. Завязь нижняя, полунижняя или верхняя. Одна из особенностей цветка – наличие гипантия в виде блюдца, чаши или бокала. Цветки часто собраны в соцветия: кисть, метелку, простой зонтик, щиток и другие.

Разнообразны и плоды . У спирейных – листовка или коробочка, у розовых – многоорешек или многокостянка , у яблоневых – яблоко, у сливовых костянка.

Значение. Среди розоцветных растений много плодовых и ягодных культур, лекарственных и декоративных растений. Вишня, абрикос, слива, клубника, черешня, малина, яблоня, груша, айва, алыча – все это плодовые и ягодные культуры розоцветных. Много лекарственных растений (шиповник, малина обыкновенная, лапчатка прямостоячая, кровохлебка лекарственная, черемуха и др.). Лепестки некоторых видов роз используют для получения розового масла. Среди декоративных на первом месте, конечно, розы, в настоящее время известно около 25 000 сортов роз.

Семейство Бобовые (или Мотыльковые). Около 18 000 видов, многолетние и однолетние травы, реже деревья, кустарники, лианы (рис. 76).

В это семейство объединены растения с цветками, формула которых Са (5) Со 1+2+(2) А (9)+1 G 1 или Са (5) Со 1+2+(2) А (10) G 1 , есть бобовые и с другими формулами цветков. Плод у мотыльковых боб.

Характерная особенность бобовых – наличие клубеньков на корнях , возникающих в результате возникновения симбиоза с азотофиксирующими клубеньковыми бактериями.

Листья тройчатые, перисто- и пальчатосложные, реже простые, с прилистниками, листорасположение очередное.

Цветки зигоморфные (неправильные), обоеполые, напоминающие мотылька. Чашечка состоит из пяти сросшихся чашелистиков; венчик пятилепестной, «мотылькового» типа: самый крупный, верхний лепесток – парус или флаг , два боковых – крылья или весла , два нижних срослись в лодочку . Тычинок десять, пестик один, образованный одним плодолистиком. Завязь верхняя.

Цветки чаще собраны в соцветия кисть, головку, колос, иногда одиночные. Плод – боб.

Значение. Среди мотыльковых много пищевых (фасоль, горох, чечевица, бобы, соя, арахис) растений. Вика, люцерна, чина, клевер – прекрасные кормовые растения. Солодка, вязель, дрок, донник лекарственный и многие другие, используются как лекарственные растения . Софора японская уменьшает хрупкость капилляров.

В результате симбиотических отношений с клубеньковыми бактериями являются накопителями азотистых веществ в почве, в семенах и зеленой массе содержится большое количество белка. За эти особенности бобовые получили названия «растительная телятина», «живые удобрения». При запашке в почву зеленой массы бобовых, они обогащают ее соединениями азота, доступными для других растений. Поэтому их используют в качестве зеленых удобрений (седератов) . Лучшим седератом считается люпин, его запашка обогащает почву азотом до 200 кг на га.

Имеются декоративные виды – люпин, душистый горошек , глициния, робиния (белая акация), карагана (желтая акация), акация серебристая, которую в быту называют мимозой.

Семейство Пасленовые. Около 3000 видов, в основном это травянистые растения, изредка древовидные формы – полукустарники, кустарники, деревья (рис. 77). Объединяет растения, формула цветка которых *Са (5) Со (5) А 5 G (2) , плоды у которых ягода или коробочка.

Листья простые, с цельной или рассеченной листовой пластинкой, без прилистников. Листорасположение очередное.

Цветки обоеполые, пятичленные, правильные. Околоцветник двойной, образованный чашечкой из пяти сросшихся чашелистиков и венчиком из пяти сросшихся лепестков. Андроцей : тычинок обычно пять. Они чередуются с зубцами венчика и прирастают к его трубке. Гинецей : пестик один, чаще всего образован путем срастания двух плодолистиков (ценокарпный), завязь верхняя.

Соцветия : цветки чаще собраны в соцветия завиток или одиночные. Плод – коробочка, ягода.

Значение. Все пасленовые ядовиты, так как содержат разные алкалоиды.

К этому семейству относятся овощные (томат, баклажан, перец, картофель, табак). Картофель или паслен клубневой – многолетнее травянистое растение, которое культивируют как однолетнее. Родина – Южная Америка. В Европу картофель попал в 1565 году, французкий агроном Антуан Пармантье явился на бал с букетом из цветов картофеля. Заморский цветок понравился королю, и картофель становится модной декоративной культурой. Для того, чтобы внедрить картофель в практику сельского хозяйства Пармантье предложил выставлять вокруг полей вооруженную охрану, которую снимали на ночь. Крестьяне стали воровать охраняемую культуру и выращивать ее на своих полях.

В Россию картофель попал с помощью Петра I, он прислал мешок картофеля, попробовав блюда из картофеля в Голландии. Однако внедрение картофеля в России встретило сильнейшее сопротивление и даже «картофельные бунты». Во-первых против картофеля ополчилась церковь, называя его «чертовым яблоком», во вторых на первых порах крестьяне, а иногда и дворяне употребляли в пищу плоды картофеля – зеленые, похожие на помидоры ягоды, которые вызывали отравления, вплоть до смертельных. Но картофель при оптимальных условия выращивания позволяет с единицы площади получить в 2-3 раза больше сухого вещества, чем зерновые.

В растениях семейства Пасленовые содержится большое количество различных алкалоидов, поэтому среди них много ядовитых и лекарственных (белена, дурман, красавка) растений. Анестезирующий и спазмолитический эффекты дурмана позволяют использовать его при лечении язвы желудка, кишечника, заболеваний желчного пузыря, бронхиальной астмы.

Из декоративных пасленовых наиболее известны петуния гибридная, душистый табак, физалис. Табак настоящий и табак махорка являются техническими культурами. Некоторые пасленовые (паслен черный и красный) являются сорными растениями.

Семейство Астровые (или Сложноцветные). Самое большое семейство класса Двудольные, насчитывающее около 25000 видов. Представлено многолетними или однолетними травами, в тропиках встречаются полукустарники, реже кустарники, лианы или небольшие деревья (рис. 78). В это семейство объединяют растения, цветы которых всегда собраны в соцветие корзинку , плод – семянка .

Листья простые, цельные или рассеченные, без прилистников. Листорасположение очередное, реже супротивное или мутовчатое.

Цветки , как правило, мелкие, правильные или неправильные, обоеполые, однополые или бесполые. Околоцветник двойной, но типичной чашечки нет, чашелистики превратились в волоски, которые образуют хохолок. Венчик пятичленный, сростнолепестной. Тычинок пять, сросшихся пыльниками, пестик один. Различают четыре типа цветков (рис. 79):

Трубчатый цветок . Околоцветник двойной, цветок правильный (актиноморфный). Чашечка развита слабо, часто имеет вид хохолка. Лепестки венчика срастаются в трубку. Формула цветка *Са 0-∞ Со (5) А (5) G (2) .

Язычковый цветок . Околоцветник двойной, цветок неправильный. Чашечка развита слабо, в виде хохолка или зубчиков. Лепестки венчика срастаются. В нижней части образуется короткая трубка, которая с одной стороны расщеплена, а с другой – образует язычок, заканчивающийся пятью зубчиками. Цветок обоеполый, формула цветка Са 0-∞ Со (5) А (5) G (2) .

Ложноязычковый цветок. Венчик состоит из трех сросшихся лепестков (два редуцированы), имеет вид более или менее длинного язычка, заканчивающегося тремя зубцами. Эти цветки чаще пестичные, иногда бесполые. Формула цветка Са 0-∞ Со (3) А 0 G (2) .

Воронковидный цветок . Венчик по форме напоминает воронку. Бесполый цветок, служит для привлечения насекомых. Формула цветка Са 0-∞ Со (5-7) А 0 G 0 .

Самая характерная особенность растений семейства – простое соцветие корзинка , нижняя часть корзинка, снизу соцветие окружено оберткой и зеленых листьев. Корзинки могут быть собраны в сложные соцветия щиток или метелку. Плод – семянка. У одуванчика развитие плодов происходит партеногенетически – без оплодотворения. Такое явление называется апомиксисом .

Среди сложноцветных встречаются пищевые (топинамбур), масличные (подсолнечник), кормовые (латук дикий), медоносные (девясил), лекарственные (мать-и-мачеха) и декоративные (георгины, астры,) растения. Многие являются сорняками (полынь, бодяк, осот, горчак).

Однодольные растения. Класс Однодольные растения включает 80-85 семейств и около 64 000 видов. Жизненные формы – в основном однолетние, двулетние и многолетние травы. Но есть небольшое количество древесных форм – деревьев, кустарников, лиан. Из этого класса рассмотрим два семейства школьной программы – лилейные и злаки.

Семейство Лилейные. Около 1300 видов, многолетние корневищные, клубнелуковичные или луковичные травянистые растения (рис. 80).

Листья простые, цельные, с параллельным жилкованием, часто сидячие, влагалищные. Листорасположение очередное.

Цветки правильные, обоеполые. Околоцветник простой, венчиковидный, шестичленный, сростно- или раздельнолепестной. Тычинок шесть. Пестик один. Цветки часто собраны в соцветия кисть, метелка, колос, зонтик, реже одиночные. Формула большинства цветков *Р 3+3 A 3+3 G (3) .

Плод – коробочка, ягода.

Среди линейных много красивоцветущих декоративных растений: лилия, тюльпан, рябчик, гиацинт, сцилла.

Семейство Мятликовые (или Злаковые). Известно около 10 000 видов, в основном это многолетние, реже однолетние или двулетние травы. Лишь представители подсемейства Бамбуковые имеют одревесневший стебель (но не способный к вторичному утолщению). Это растения-космополиты, то есть виды, встречающиеся на большей части обитаемых областей Земли. По видовому разнообразию злаки уступают только орхидным и сложноцветным (около 25 000 видов).

Корневая система , как и у всех однодольных, мочковатая, интересно, что у большинства злаков (пшеница, рожь) образуется сразу несколько первичных корешков.

Стебель – соломина, цилиндрический, членистый, с хорошо выраженными узлами и полыми (реже сплошными) междоузлиями. Для злаков характерно кущение – ветвление под- и над поверхностью почвы.

Листья простые, влагалищные. Листовая пластинка состоит из влагалища, листовой пластинки и язычка, с параллельным жилкованием. Прорастающие листья пробивают почву твердой верхушкой первого листа, который имеет форму колпачка и называется колеоптилем . Листорасположение очередное.

Цветки сильно редуцированные, обоеполые, редко однополые, собранные в соцветия колоски, которые в свою очередь образуют сложные соцветия: сложный колос, метелка, ложный колос (султан), реже початок. Каждый колосок представляет собой укороченное соцветие, в основании которого находятся две колосковые чешуи (видоизмененные листья), часто заканчивающиеся остями. Цветок состоит из двух цветковых чешуй, двух цветковых пленочек – лодикул, трех тычинок и одного пестика с двумя перистыми рыльцами (рис. 81). Одна из формул цветка Р (2)+2 А 3 G (2) . Соцветия – сложный колос, метелка, початок или кисть.

Плод – пестик злаков состоит из 2 плодолистиков, но один из них редуцируется, вследствие чего возникает псевдомонокарпный плод зерновка .

Значение . Пшеница, рожь, ячмень, овес, кукуруза, рис, сахарный тростник составляют основу нашего питания. Пшеница – одно из древнейших культурных растений, возделывается около 10 000 лет. Все виды (около 30) – однолетние травянистые растения. Соцветие – сложный колос, большинство культурных пшениц – самоопылители . Твердые сорта пшениц содержат 20-26% белка и используются для изготовления макаронных изделий. Сорта мягкой пшеницы содержат 11-15% белка, и используются для изготовления хлебобулочных изделий. Яровые сорта высеваются весной, озимые – осенью.

Среди злаков много кормовых растений – пыреи, овсяницы, костры, мятлики, лисохвосты, тимофеевки и т.д. некоторые злаки используются в текстильной и химической промышленности, в строительстве. Много сорных растений – овсюг, пырей ползучий, куриное просо и т.д. Некоторые злаки используются как лекарственные растения.

Ключевые термины и понятия

1. Эвантовая теория. 2. Трахеи. 3. Ситовидные трубки. 4. Гаметофиты цветковых. 5. Седераты. 6. Цветы и плоды крестоцветных. 7 Цветы и плоды розоцветных. 8. Цветы и плоды бобовых. 9. Цветы и плоды пасленовых. 10. Цветы и плоды сложноцветных. 11. Цветы и плоды лилейных. 12. Цветы и плоды злаковых.

Теория для подготовки к блоку №4 ЕГЭ по биологии: система и многообразие органического мира.

Общая информация

Цветковые растения или Покрытосеменные - отдел высших растений, отличительной особенностью которых является наличие цветка в качестве органа полового размножения и замкнутого вместилища у семяпочки.

Цветковые растения произошли от труппы вымерших водорослей, которая дала качало и семенным папоротникам. Таким образом, голосеменные и покрытосеменные растения - параллельные ветви эволюции, имеющие общего предка, но затем эволюционировавшие независимо друг от друга. Остатки первых цветковых растений обнаруживаются в раннемеловых отложениях.

Начиная с конца мелового периода мезозойской эры, на Земле начинают господствовать покрытосеменные растения, которые приобрели целый ряд преимуществ по сравнению с другими высшими растениями, в том числе голосеменными. На этот же период приходится наибольшее распространение насекомых, птиц и млекопитающих, которые связаны между собой цепями питания, приспособлениями к размножению и обитанием в одинаковых условиях среды. Жизненные формы покрытосеменных представлены деревьями, кустарниками или травами, что обусловливает их наибольшую экологическую пластичность и распространение на суше во всех природных зонах и в водных бассейнах. Их основные вегетативные органы - корень, стебель и лист, имеющие многочисленные видоизменения, самые специализированные по строению и функциям.

Покрытосеменные растения, как и голосеменные, размножаются с помощью семян, но семена их защищены околоплодником, что способствует их лучшему сохранению и распространению. А появление цветка - органа семенного размножения, который (в целом) дает новое поколение (репродукцию), ставит этот отдел растений в положение самых высокоорганизованных представителей растительного царства.

Отличительные признаки покрытосеменных

Наличие цветка.
Наличие завязи и плода, сохраняющих семязачатки и семена.
Опыление ветром, насекомыми, водой, птицами.
Женский заросток - восьмиядерный зародышевый мешок без архегониев.
Мужской заросток-пыльцевое зерно (пыльца), состоящее из двух клеток - вегетативной и генеративной.
Двойное оплодотворение: один спермий оплодотворяет яйцеклетку, другой - вторичное (центральное) ядро зародышевого мешка.
Двойное оплодотворение завершается следующими преобразованиями: из завязи образуется плод, из семязачатка (семяпочки) - семя, из зиготы - зародыш семени (диплоидный), из оплодотворенного вторичного ядра - вторичный эндосперм.
Эндосперм представлен тканью с триплоидным набором хромосом. Формируется одновременно с зародышем семени, в нем откладываются запасные питательные вещества (белки, углеводы, жиры).
При прорастании как только внутрь семени поступает вода, начинается его набухание, запасные вещества переходят в растворимые формы, доступные для всасывания зародышем. Часть запасных веществ эндосперма расщепляется дыхательными ферментами. что освобождает энергию (в виде АТФ), необходимую для роста зародыша.
Триплоидность ядер клеток эндосперма, несущих наследственную информацию материнского и отцовского организмов, повышает приспособленность молодого растения к различным условиям среды.

Из зародыша семени вырастает спорофит (бесполое диплоидное поколение), который может быть представлен различной жизненной формой - травой (однолетней или многолетней), кустарником, деревом, лианой. Любая жизненная форма растения имеет основные органы - корень, стебель, листья и их видоизменения, а также цветки, семена, плоды.

Покрытосеменные представлены двумя классами - однодольные и двудольные.

Сравнение классов однодольные и двудольные

Теперь рассмотрим каждый класс отдетьно.

Класс однодольные

Название класса обусловлено тем, что в зародыше семени находится одна семядоля. Однодольные существенно отличаются от двудольных по следующим признакам:

мочковатая корневая система, корень имеет первичное строение (в нем отсутствует камбий)
листья в большинстве простые, цельнокрайние с дуговым или параллельным жилкованием
проводящие пучки в стебле замкнутые, разбросаны но всей толще стебля

Семейство злаки

Травянистые растения (исключение - бамбук). Стебли простые, иногда ветвистые, цилиндрические или сплюснутые, разделенные узлами. У большинства растений полые в междоузлиях, заполнены тканью только в узлах. Такой стебель называют соломиной. Листья линейные или ланцетные, с влагалищем в основании. В месте перехода влагалища в пластинку находится вырост-язычок, форма которого является признаком при определении злаков. Цветки желтовато-зеленые, мелкие, собраны в соцветия колоски, которые образуют колос, кисть, метелку. У основания каждого колоска прикреплены две колосковые чешуи, прикрывающие колосок. В колоске 2-5 цветков. Околоцветник состоит из двух цветочных чешуи, двух пленок, В двуполом цветке содержатся три тычинки и пестик с двумя перистыми рыльцами. В отдельных случаях встречается 1--6 колосковых и цветочных чешуи, 2-6, редко 40 тычинок. Плод - зерновка (орешек или ягода).

Хозяйственное значение

Пшеница, рожь, ячмень, овес, кукуруза, рис, сорго, могар, сахарный тростник - хлебные, технические культуры (получают сахар, спирт, пиво).
Овсяница, мятлик, тимофеевка - кормовые травы.
Тростник, бамбук. Стебли используют в строительстве, для получения бумаги, как топливо. Злаки широко используют для закрепления песков, склонов, в декоративном цветоводстве.
Пырей ползучий, овсюг, щетинник, ежовник - сорняки.

Семейство лилейные

Одно-, двух- и многолетние травы, полукустарники, кустарники в деревья. Для многолетних трав характерно наличие луковиц или корневищ. Цветки двуполые, реже однополые. Околоцветник в основном венчиковидный, иногда чашечковидный, из свободных иди неполностью сросшихся листиков. Количество тычинок соответствует количеству листиков околоцветника. Пестик один. Плод - трехгнездная коробочка или ягода.

Хозяйственное значение

Лук, чеснок, спаржа - овощные культуры.
Ландыш, алоэ, чемерица - сырье для лекарств.
Лилия, ландыш, тюльпан, гиацинт - декоративные культуры.

Класс двудольные

Систематический признак двудольных - наличие двух семядолей в зародыше. Отличительные особенности двудольных следующие:

корневая система стержневая, с развитыми боковыми корнями;
корень и стебель имеют вторичное строение, есть камбий;
сосудисто-волокнистые пучки стебля открытого типа, расположены концентрически;
листья как простые, так и сложные;
цветки пяти- и четырехчленного типа;
эндосперм в созревших семенах хорошо выражен у ряда видов: пасленовых, зонтичных и др. Но у бобовых, сложноцветных и. других (например, горох, фасоль, подсолнечник, развит слабо или совсем отсутствует и запасные питательные вещества находятся непосредственно в семядолях зародыша.

Семейство розоцветные

Распространены в странах с субтропическим и умеренным климатом. Очень разнообразны по строению цветка, соцветий, плодов и листьев. Характерная особенность -своеобразное строение гинецея и цветоложа. Последнее имеет тенденцию к разрастанию. У некоторых видов растений части цветка, которые окружают пестик, срастаются основаниями и образуют со сросшимся, цветоложем мясистую чашу- гипантий. Цветки с двойным пятичленным околоцветником, тычинок много, расположены они по кругу (их количество кратно 5), пестик один или несколько. Завязь верхняя, нижняя или средняя. Плоды - костянки, орешки, часто ложные или сборные. Насекомоопыляемые растения.

Хозяйственное значение

Шиповник. Плоды содержат много витамина С, 1--8% сахара, до 2% крахмала, 1-5% азотиетых веществ. Корни богаты дубильными веществами. Используются в пищевой (лекарственные препараты) и парфюмерной промышленности.
Розы (пояиантовые, чайные), малина, земляника, яблоня, груша, рябина, слива, вишня, абрикос, персик, миндаль - декоративные культуры, используются в пищевой, парфюмерной, фармакологической промышленности.

Семейство бобовые

Стебли прямостоячие, вьющиеся, стелющиеся. Листья сложные с прилистниками. Строение цветка типичное: чашечка из 5 чашелистиков (3+2), венчик из 5 лепестков (задний - парус, два боковых - ввела, два нижних, срастающихся в верхней части - лодочка). Тычинок 10 (из них 9 срастаются и образуют несомкнутую трубочку). Пестик один. Завязь верхняя, одногнездная. Плод - боб. Опыляются насекомыми.

Хозяйственное значение представителей семейства (астрагал, верблюжья колючка - полукустарник, вика, горох, клевер, люцерна, фасоль, соя, люпин): пищевые, кормовые, медоносные, декоративныё растения. Благодаря клубеньковым бактериям сидераты. Пищевые и кормовые качества снижаются из-за концентрации гликозидов (глициризин, кумарин) и алкалоидов (цитизин, спартеин). Играют заметную роль в формировании растительного покрова.

Семейство пасленовые

Травы, реже полукустарники, кустарники. Листья очередные, без прилистников. Простые, с цельной или рассеченной пластинкой. Цветки правильные или неправильные. Венчик сростнолепестный, трубчатый. К трубочке венчика прикреплено 5 тычинок. Пестик один с верхней двухгнездной завязью, которая содержит многочисленные семенные зачатки. Цветки двуполые. Насекомоопыляемые растения. Плод - ягода или коробочка (редко костянкрвидный). Большинство пасленовых содержит ядовитые алкалоиды, которые в малых дозах используются для получения лекарств.

Хозяйственное значение

Паслен (паслен черный). Из листьев получают лимонную кислоту, наркотики, из семян табака - табачное масло.
Картофель, баклажаны, томаты, перец. Используются в пищевой промышленности.
Белладонна (красавка), скополия, дурман, белена черная - лекарственные растения.

Семейство крестоцветные

Одно- двух-, многолетние травы, полукустарники с очередными листьями, иногда собранными в прикорневую розетку. Цветки двуполые, собраны в кистевидные соцветия. Околоцветник двойной, четырехчленный. Чашелистики и лепестки расположены накрест. Тычинок 6, из них 4 длиннее, 2 короче. Пестик один. Плод - стручок или стручочек, В семенах содержится 15-49,5% масла.

Хозяйственное значение

Дикая редька, сурепица пастушья сумка, горчица полевая, желтушник - сорняки.
Капуста, редька, репа, брюква -огородные культуры.
Горчица, pane- масличные культуры.
Левкой, ночная красавица, маттиола-декоративные растения.

Семейство сложноцветные

Однолетние и многолетние травянистые растения, полукустарники, кустарники, небольшие деревья. Листья очередные или супротивные, без прилистников. Типичный признак - соцветие корзинка. На плоском или выпуклом дне корзинки расположены отдельные цветки. Корзинка имеет общую обертку, состоящую из видоизмененных верхушечных листьев. Типичные цветки двуполые, с нижней завязью, к которой прикреплена видоизмененная чашечка, венчик язычковый, трубчатый, воронковидный; окраска белая, синяя, желтая, голубая и др. Встречаются цветки однополые (мужские или женские), крайние цветки часто бесплодные. Тычинок 5, они срастаются пылинками в трубочку, через которую проходит столбик, несущий рыльце. Плод - обычная семянка с волосистым хохолком, или пленчатой коронкой.

Хозяйственное значение

Салат, цикорий, артишок - пищевые культуры.
Подсолнечник -- масличная культура.
Топинамбур -кормовая культура.
Одуванчик, полынь, череда, тысячелистник, poмашка - лекарственные растения.
Георгины, бархатцы, хризантемы - декоративные растения, 6. Осот молочай, василек, синий, горчак ползучий – сорняки.

Сравнительная характеристика семейств

Общая характеристика

Семяпочки цветковых растений защищены завязью.Завязь (ovarium) - нижняя утолщённая часть пестика цветка с замкнутой полостью внутри. Внутри расположены надёжно защищённые семяпочки. Пыльца, улавливаемая рыльцем пестика, через столбик попадает к семязачаткам, где происходит оплодотворение. Внутренняя влажная полость предохраняет семязачатки от высыхания, колебаний температуры и порчи насекомыми. Оплодотворенная завязь превращается в плод, в котором из семязачатков развиваются семена. Полость завязи часто разделяется сплошными или раздельными перегородками на гнезда. Такую завязь называют многогнёздной, а завязь без перегородок - одногнёздной.

Строение цветка

Верхняя свободно крепится к цветоложу и не срастается с другими отделами цветка, стенки ее сформированы исключительно плодолистиками, например, у злаков, лютиковых. Такие цветы называются подпестичными или околопестичными. Нижняя располагается под цветоложем. В ее образовании принимают участие другие отделы цветка: основания чашелистиков, тычинок и лепестков, которые крепятся у её вершины, например, у сложноцветных, орхидных, кактусовых. В этом случае цветок называются надпестичными. Полунижняя имеет свободную верхушку, так как она срастается не у самого верха с другими частями цветка, цветоложем или гипантием, например, у некоторых камнеломковых, такие цветки называются полунадпестичным.

Цветковые растения произрастают в разных условиях

Экстремальные по своим условиям местообитания освоены цветковыми растениями, строение которых во многом отличается от типичного. Так, для пустынь характерны колючие кустарники с мелкими кожистыми листьями, а также кактусы и другие суккуленты, т.е. виды с мясистыми зелеными частями (у агав, например, это листья), которые содержат специальную водозапасающую ткань. У большинства кактусов листьев нет вообще, и функцию фотосинтеза выполняют стебли - таким способом удается снизить потери влаги при испарении. У подводных цветковых растений необходимость в ксилеме отпадает, и она обычно отсутствует: их стебли мягкие, а листья часто нитевидные или рассеченные на тонкие сегменты с упрощенной анатомией. Иногда все тело этих растений пронизано системой воздухоносных полостей: в них накапливаются участвующие в процессах жизнедеятельности газы. Такая воздухоносная ткань (аэренхима) свойственна и многим растениям, нижняя часть которых укореняется под водой, а верхняя плавает на поверхности или поднимается над ней, например камышам и кувшинка.

Жизненные формы покрытосеменных растений.

Жизненная форма растения не остается постоянной, а может меняться по мере взросления и старения. Важнейшую роль в становлении жизненной формы играет внешняя среда. Но это, конечно, не означает, что жизненная форма любого растения бесконечно пластична и зависит только от непосредственно действующих в данный момент условий. Каждый вид растений реагирует на внешние воздействия в рамках своих наследственно закрепленных возможностей. Земляника, например, не станет развесистым деревом даже в самой благоприятной для роста и ветвления обстановке. Говоря о гармонии с внешней средой, мы подразумеваем, что в сложившейся жизненной форме каждого вида проявляются черты наследственной, выработанной в процессе естественного отбора приспособленности к определенному комплексу внешних факторов.

Строение цветкового растения

Листья . Основная часть питательных органических веществ на Земле образуется в листьях цветковых растений. В типичном случае лист состоит из плоской листовой пластинки на черешке, который прикреплен своим основанием к стеблю. У места прикрепления находится два листоподобных выроста - прилистники. Впрочем, каждая из этих структур может отсутствовать. Листовые пластинки некоторых цветковых растений, например многих губоцветных и крестоцветных, - сидячие, т.е. отходят непосредственно от стебля без черешка; у других видов от листьев остаются только их влагалища с редуцированными до нитевидных структур пластинками (это можно наблюдать у злаков). Внутри листа находятся относительно рыхло упакованные клетки, богатые зеленым пигментом - хлорофиллом. В них и происходит фотосинтез. У верхней поверхности листа эти клетки обычно удлиненные и расположены бок о бок перпендикулярно поверхности: они образуют т.н. палисадную паренхиму. Нижележащие клетки по форме менее однородны и разделены воздухоносными межклетниками - это т.н. губчатая паренхима. Воздухообмен внутренних тканей листа с окружающей средой идет через маленькие отверстия в покрывающей его однослойной кожице (эпидермисе): в результате фотосинтезирующие клетки получают углекислый газ, необходимый для образования органики, и избавляются от "отходов производства" - кислорода. Эпидермис обычно покрыт снаружи восковым налетом (кутикулой) и относительно непроницаем для воды и газов, а клетки его к фотосинтезу неспособны. К сожалению, лист теряет достаточно много воды через испарение, что иногда может поставить под угрозу существование всего растения. Он снабжается водой по системе внутренних жилок, обычно образующих густую разветвленную сеть. Жилки состоят из клеток сосудистых тканей, доставляющих к фотосинтезирующим участкам воду с растворенными в ней минеральными солями и разносящих оттуда органику по всем частям растения. Поскольку некоторые клетки этой проводящей системы толстостенные, жилки одновременно играют роль и скелета листа, поддерживающего его в расправленном состоянии и обеспечивающего нормальное снабжение всех его частей светом и воздухом.

Стебель . По проводящим клеткам стебля вода с растворенными в ней минеральными солями поступает от корня в жилки листа, в которых имеются клетки того же типа. В молодом стебле эта водопроводящая система (ксилема) обычно образует начинающийся еще под землей цилиндр, служащий жесткой опорой для листьев, цветков и плодов и способный со временем сильно утолщаться и одревесневать, превращаясь в мощный многометровый ствол. Снаружи от ксилемы расположен аналогичный цилиндр - флоэма, состоящий из клеток, по которым идет транспорт органических веществ. Флоэма также заходит в жилки листа. Остальная часть стебля состоит из мягкой ткани, иногда фотосинтезирующей, в которой часто запасаются излишки питательных веществ. Центральная часть стебля - сердцевина - может разрушаться, и тогда в стебле на ее месте остается полость. Стебли с листьями (а также с цветками и плодами, которые, как считается, произошли от листьев) называются побегами.

Корень . Корневая система закрепляет растение в субстрате. В корне также находятся проводящие ткани - ближе к центру ксилема, дальше от центра - флоэма. Здесь могут накапливаться и большие количества запасных веществ, поэтому некоторые корни очень крупные. Кроме опорной и запасающей, важнейшая функция корней - всасывание: вода с растворенными в ней солями должна поступать из почвы в побеги и возмещать расходы и потери растения. Всасывание осуществляется т.н. корневыми волосками - многочисленными выростами поверхностных клеток корня в относительно узкой зоне около его кончика. Именно корневые волоски, проникающие между мельчайшими частицами почвы, обеспечивают огромную суммарную поглощающую поверхность подземной части растения. Наличие проводящей, или сосудистой, системы - характерная черта всех цветковых растений, которые во всем остальном по своему строению могут сильно различаться. Ксилема и флоэма у всех цветковых растений состоят в принципе из одних и тех же, более или менее одинаково расположенных элементов. Анатомически цветковые растения ближе всего к хвойным, саговниковым и другим голосеменным; более отдаленное эволюционное родство связывает их с папоротниковидными.

Строение цветка

Цветок - это специализированный побег или, что более вероятно, система укороченных и тесно сближенных побегов, части которой образуют вокруг верхушки несколько концентрических кругов или спиралей. Снаружи обычно находится чашечка из зеленых чашелистиков, прикрывающих прочие части цветка в нераскрывшемся бутоне. Как правило, ближе к центру располагается венчик из ярко окрашенных и приятно пахнущих лепестков. Оба этих круга образуют т.н. околоцветник. Еще ближе к центру находятся тычинки, и, наконец, непосредственно в нем - один или несколько пестиков. Это уже собственно репродуктивные части цветка - соответственно мужские и женские. Иногда в цветке отсутствуют чашечка, венчик, весь околоцветник, тычинки или пестики. Например, отдельный цветок злаков состоит из трех тычинок и одного пестика, окруженных жесткими чешуями, которые ни лепестками, ни чашелистиками, строго говоря, не назовешь. У дубов цветки двух типов: одни состоят из тычинок с чашелистиками, другие - только из пестиков. Однако в любом случае, чтобы цветок мог принимать участие в размножении, в нем должны быть тычинки или пестики; если ни тех ни других нет, он стерилен. Впрочем, у некоторых видов стерильные цветки служат для привлечения опылителей (например, краевые "лепестки" в соцветиях подсолнечника), а человек специально выводит в декоративных целях "махровые" пионы, гвоздики и другие цветковые растения без тычинок и пестиков.

Деревянистые растения

Размножение покрытосеменных

Опыление

Репродуктивная часть тычинки - ее головка, т.н. пыльник. Обычно он состоит из четырех расположенных бок о бок пыльцевых мешков. Созревая, они вскрываются продольными трещинами или округлыми порами и высвобождают пыльцу - множество крошечных, летучих или липких пыльцевых зерен. Опыление ветром. Ветроопыляемые растения образуют огромные количества летучей пыльцы: большая ее часть теряется без пользы, и лишь отдельные пыльцевые зерна, случайно попав на рыльце пестика в цветке экземпляра того же вида, обеспечивают размножение. Такой способ опыления характерен для многих деревьев (не только цветковых, но и хвойных), злаков, осоковых и некоторых хорошо известных сорняков, например полыни и амброзии. Их летучая пыльца способна вызывать сенную лихорадку, от которой страдают многие люди. Особенно опасна в этом смысле цветущая в конце лета амброзия. Опыление насекомыми. Липкая пыльца может просто падать из пыльника на пестик, но чаще она переносится от цветка к цветку насекомыми (роль опылителей иногда играют также птицы и даже мелкие млекопитающие). Взаимоотношения цветковых растений с посещающими их цветки животными весьма интересны, и трудно объяснить их возникновение, не прибегая к понятию "цели". В результате часто можно слышать, что насекомые "ищут" вполне определенные цветки, а те, в свою очередь, "располагают" свои тычинки в расчете именно на данного гостя. Как бы там ни было, насекомых действительно привлекают к опыляемым цветкам их окраска и запах, не обязательно приятный. Мухи, например, летят на запах падали, распространяемый кирказоном и "скунсовой капустой" (симплокарпусом вонючим), а ночные бабочки реагируют на яркую белизну цветущих в сумерках видов. Проникая в цветок за пищей, опылитель невольно стряхивает на себя пыльцевые зерна и часть этой пыльцы может затем так же "нечаянно" оставить на рыльце пестика того же или другого цветка, не обязательно даже цветка этого же вида. Пищей таким насекомым служит либо сама пыльца, либо, в большинстве случаев, нектар - сладкая жидкость, образуемая различными по происхождению структурами - нектарниками и скапливающаяся в глубине венчика или в особых трубчатых лепестках - шпорцах, например у фиалок и живокости. Обычно насекомоопыляемый цветок устроен так, что добираться до нектара приходится, задевая за тычинки, которые в ряде случаев снабжены специальными реагирующими на такое прикосновение механизмами. Например, стенки пыльников могут находиться под давлением, как у кальмии (Kalmia): стоит до них дотронуться, как они взрываются и осыпают гостя пыльцевыми зернами. Среди таких приспособлений наиболее удивительны те, что обеспечивают перекрестное опыление, т.е. перенос пыльцы на пестик цветка не того же самого экземпляра растения (это называется самоопылением), а другого. Перекрестное опыление выгодно тем, что повышает разнообразие представителей вида, а следовательно, и шансы этой таксономической группы в целом, на выживание. Впрочем, вопреки мнению Дарвина, самоопыление тоже не всегда ведет к деградации, и многие растения постоянно им пользуются. У некоторых цветки вообще не раскрываются, и пыльца попадает на пестик без какого-либо внешнего переносчика. Однако перекрестное опыление, по-видимому, распространено более широко, даже среди ветроопыляемых видов: у многих из них цветки бывают либо пестичными, либо тычиночными (однополыми), причем часто одни растения бывают чисто женскими, а другие - чисто мужскими. Строение цветка и опыление. Во многих цветках тычинки созревают раньше или позже пестиков, так что самоопыление у них невозможно, однако пыльца может переноситься на другой экземпляр того же вида, пестики которого вполне готовы ее принять. Например, у шалфея (Salvia) сильно вытянутый и изогнутый коромыслом пыльник каждой тычинки напоминает рычаг: влезая в трубку венчика, насекомое неизбежно нажимает головой на его короткое плечо - длинное опускается, прикасается к спине насекомого и оставляет на ней порцию пыльцы. В более старых цветках пыльники уже пусты, зато пестик выгибается дугой так, что его рыльце находится как раз там, где должна появиться запачканная пыльцой спина опылителя. Трубчатые цветки одного и того же вида первоцвета бывают двух типов: у одних экземпляров пыльники расположены выше устья трубки, а рыльце пестика - в глубине, у других - наоборот. Пролезая головой вперед в трубку за нектаром, насекомые в первом случае пачкают пыльцой только спину, а во втором - только голову и оставляют потом пыльцу соответственно только на длинных или только на коротких пестиках, т.е. уже на других растениях. У некоторых фиалок на одном и том же растении одни цветки хорошо заметные, способные только к перекрестному опылению, а другие мелкие, нераскрывающиеся - для них возможно только самоопыление; последние, кстати, более плодовиты. Самый сложный механизм, обеспечивающий перекрестное опыление, возник у большинства видов орхидей. В центре их цветка находится т.н. колонка из единственной тычинки, сросшейся с пестиком. Пыльцевые зерна объединены в мешковидные массы - поллинии. Каждая из них находится в специальном углублении и снабжена ножкой, конец которой связан с липким диском (прилипальцем). Прилипальце прикрепляется к посетившему цветок насекомому настолько точно, что вся масса пыльцы может оказаться только на рыльце пестика другого цветка того же вида.

Оплодотворение

Наиболее сложно устроенная часть цветка - пестик. Он состоит из одного или нескольких плодолистиков, на стенках которых находятся зачатки семян - семяпочки. Семяпочки сосредоточены в нижней вздутой части пестика, называемой завязью, а верхняя его часть образует более или менее обширную и липкую "посадочную площадку" для пыльцы - рыльце. Часто оно поднимается над завязью на стержневидном столбике. Попав на рыльце, пыльцевое зерно получает из него воду и питательные вещества и прорастает пыльцевой трубкой, которая проникает в завязь и, в конечном итоге, в семяпочку. Там она прорывается и высвобождает две мужские гаметы. Одна из них сливается с находящейся в семяпочке яйцеклеткой - происходит оплодотворение и возникает зигота, дающая начало новому растению. Из зиготы развивается зародыш, а из окружающих его тканей запас питательных веществ для него (во многих случаях это эндосперм) и защитная оболочка - семяпочка превращается в семя. Таким образом, оплодотворение и развитие семян происходят внутри завязи. Именно этой структуре цветковые растения, называемые также покрытосеменными, в основном и обязаны своим эволюционным успехом. Зародыш внутри семени может находиться в состоянии покоя многие недели, месяцы и даже годы: он защищен от внешних воздействий семенной кожурой и снабжен запасом пищи; при благоприятных условиях он начнет расти, за счет внутренних резервов быстро увеличивая в размерах свои зачаточные структуры, и превратится в проросток. Этот процесс называется прорастанием семени. Размеры семян у цветковых весьма разнообразны - от микроскопических у орхидей до огромных у кокосовой пальмы. Одно растение может образовывать колоссальные их количества: подорожник и пастушья сумка - более пяти тысяч в год, полынь обыкновенная (Artemisia vulgaris) - более миллиона. Некоторые семена съедобны, некоторые ядовиты, некоторые настолько тверды, что их не разрезать и ножом. Форма и окраска их самые разнообразные, они бывают гладкими и морщинистыми, липкими и волосистыми. То, что семена содержат запас питательных веществ, широко используется человеком. Пшеничную муку, касторовое масло или, например, сахар, содержащийся в зернах сладкой кукурузы, - все это мы получаем из эндосперма семян. В других случаях запасные вещества находятся внутри самого зародыша, в его мясистых съедобных семядолях. Так, например, обстоит дело у сои, арахиса, фасоли и гороха, семена которых лишены эндосперма.

Жизненный цикл цветкового растения

Цветок, уникальная для этого отдела растений структура, содержит дающие начало семенам и плоду репродуктивные органы: тычинки и пестики. Серия делений определенных содержащихся в них клеток (материнских клеток мегаспоры и микроспоры), включая т.н. редукционное деление (мейоз), приводит к образованию половых клеток (гамет) с половинным числом хромосом в каждой. Для оплодотворения мужская гамета (спермий) из пыльцевого зерна (точнее, ее ядро) должна слиться с женской (яйцеклеткой), которая находится в семяпочке, заключенной в завязи пестика. Для этого образуется прорастающая сквозь пестик пыльцевая трубка. При оплодотворении возникает зигота с нормальным для вида (двойным) числом хромосом. После серии ее делений формируется зародыш. Окружающие его ткани дифференцируются на наружную защитную оболочку семени и питательную ткань (эндосперм). Параллельно завязь (иногда вместе с соседними структурами) видоизменяется, превращаясь в плод. После периода покоя семя прорастает и зародыш развивается в новое растение. Жизненный цикл завершен.

Значение растений

Значение растений в природе и жизни человека. Как нам известно, все люди и животные дышат кислородом и выделяют углекислый газ. Количество углекислого газа в воздухе также увеличивается от сжигания топлива. А растения в свою очередь поглощают углекислый газ из воздуха на свету и выделяют кислород. Кроме этого растения обогащают воздух кислородом, уменьшая количество углекислого газа. Ввиду того, что кислород является необходимым компонентом для жизни людей и животных, жизнь на Земле без зелёных растений была бы невозможна. Чтобы обогатить города и сёла кислородом - проспекты, бульвары, улицы и т.д. озеленяют. Люди высаживают деревья, кустарники, обустраивают парки, бульвары, цветники, газоны. В общем, в любом городе на планете стараются как можно больше насадить растений, которые так необходимы для сохранения здоровья населения. Учитывая то, что растения поглощают углекислый газ, они также выделяют в воздух кислород и некоторые газообразные вещества, которые задерживают пыль и уничтожаю¬т вредные для здоровья микробы. Поэтому мы должны заботиться об охране наших растений, каждого листочка и приумножать зелёные насаждения, а точнее не забывать высаживать новые растения, ухаживать за ними, и охранять от повреждений. Значение растений при образовании в них органических веществ играет также немаловажную роль. Зелёные растения создают органические вещества, а люди и животные для своего питания получают их готовыми от зелёных растений. Люди выращивают культурные растения, чтобы в дальнейшем собирать урожаи плодов фруктов, овощей, зёрен и т.д. и употреблять их в пищу, заготавливать на зиму. А для сельскохозяйственных животных собирают зерна, силос, которые также необходимые для жизни животных, потому что содержат питательные органические вещества. Животные не могли бы существовать без зелёных растений, так как питаются готовыми органическими веществами, которые в них образуются. На больших лугах также можно найти много полезных органических веществ, которые используют как корм для скота. Для этого выгоняют скот на пастбища либо производят покосы трав и сбор сена. Но покосы необходимо производить в самом начале цветения трав, потому что в это время растения содержат больше всего сочных питательных веществ. Если покосы производить при цветении либо плодоношении, то травы грубеют, а их питательное качество значительно снижается. В итоге можно сказать, что значение растений в природе и жизни человека играет очень большую роль. Потому что зелёные растения дают людям пищу, сырьё для промышленности, а также корма для сельскохозяйственных животных.

В настоящее время покрытосеменные, или цветковые, растения преобладают среди растительности на Земле. Их насчитывается около 300 тыс. видов. Покрытосеменные - наиболее высокоорганизованные растения. Они представлены разными жизненными формами (деревьями, кустарниками, травами и др.) с разной продолжительностью жизни и заселяют большинство сухопутных мест обитания.

Покрытосеменные, или цветковые, растения - это группа, находящаяся в статусе отдела по современной классификации.

От всех других растений покрытосеменные отличаются наличием у них:

двойного оплодотворения,

более совершенным строение проводящей системы.

Кроме этих основных, есть и другие отличительные признаки.

У покрытосеменных растений образуются семена, в отличие от мхов и папоротников, у которых образуются споры. Однако семена образуются не только у покрытосеменных, но также у голосеменных растений. Главное отличие между ними заключается в отсутствии у голосеменных завязи, защищающей семязачатки, и плода, служащего органом распространения семян.

Приобретение в процессе эволюции цветка и плода позволило покрытосеменным (цветковым) освоить новые способы опыления генеративных органов и новые способы распространения семян. Опыление у них стало осуществляться не только с помощью воды (как у мхов и папоротников) и ветра (как у голосеменных). Преимущественно покрытосеменные приспособились к опылению разнообразными насекомыми. Для этого у них эволюционно развились яркие, пахнущие, вырабатывающие нектар хорошо заметные цветки и соцветия. Наличие плода, в свою очередь, позволило цветковым растениям, распространять свои семена не только с помощью ветра, а также с помощью животных и птиц, саморазбрасыванием и другими способами.

Семена покрытосеменных содержат большое количество запасных питательных веществ. Они содержатся либо в частях зародыша (обычно в семядолях), куда они перетекают в процессе созревания из эндосперма, либо остаются в эндосперме. Эндосперм - это особая ткань цветковых растений, которая представляет собой результат двойного оплодотворения. После опыления один спермий оплодотворяет яйцеклетку (образуется зигота), а второй так называемую центральную клетку семязачатка. В результате центральная клетка становится триплоидной (3n, содержит тройной набор хромосом). Ее деление формирует эндосперм, в которой притекает запас питательных веществ для зародыша растения, развивающегося из зиготы.

Эти и другие особенности в совокупности дали возможность покрытосеменным заселить новые места обитания, лучше приспособиться к ним. Цветковые оказались более прогрессивной группой растений, чем папоротники и голосеменные.