Теория для 7 класса

7 кл. Многообразие растительного мира. Покрытосеменные, или цветковые растения. Виды корней и типы корневых систем.

На Земле произрастает множество разных видов растений. Часто они непохожи друг на друга как по внешнему виду, так и по строению. Например, среди растений есть

• одноклеточные формы,

• многоклеточные с недифференцированным телом,

• однако большинство растений имеют органы и ткани.

Но даже если растения имеют схожее внутреннее строение, они могут сильно отличаться между собой по внешнему виду. Это связано с приспособлением к конкретным местам обитания и способам жизни.

При всем многообразии растений одноклеточные формы характерны только для ряда водорослей. Другие водоросли многоклеточные. При этом все водоросли, и одноклеточные, и многоклеточные, относятся к низшим растениям. Это связано с тем, что у водорослей нет настоящих органов и тканей. Хотя у представителей бурых водорослей можно отметить дифференцировку тела на ткани.

Если лишайники относят к растениям, то их также считают низшими. Лишайники – особые организмы. Они состоят из клеток водоросли и мицелия гриба, вступивших друг с другом в тесное сожительство – симбиоз с элементами паразитизма гриба на водоросли.

Грибы в настоящее время не считают растениями. Они образуют отдельное царство живого мира. Кроме того, в лишайниках вместо водорослей могут быть сине-зеленые водоросли (цианобактерии), которые являются фотосинтезирующими бактериями. Это также осложняет отнесение лишайников к той или иной группе организмов.

Все остальные группы растений считаются высшими. Это мхи, папоротники, хвощи, плауны, голосеменные и покрытосеменные. В каждой группе наблюдается свое многообразие растительного мира.

• Водоросли

• Мох

• Хвощ

• Папоротник

• Представитель голосеменных

• Покрытосеменное растение

Следует отметить, что в процессе эволюции (исторического развития жизни на Земле) в определенные периоды доминировали те или иные группы. Так в каменно-угольном периоде (300 млн лет назад) на суше произрастали леса, состоящие из древовидных папоротников. Был влажный и теплый климат. Когда климат стал суше и холоднее появились голосеменные, а позже и более приспособленные к сухопутному обитанию покрытосеменные растения. На сегодняшний день папоротники представлены в основном травянистыми формами, обитающие в пологе лесов.

Мхи, папоротники, хвощи и плауны называются высшими споровыми растениями. Они размножаются спорами. В их жизненном цикле представлены две стадии – гаметофит и спорофит. Клетки гаметофита содержат одинарный набор хромосом, а спорофита – двойной. В жизненном цикле мхов доминирует гаметофит, у папоротников – спорофит.

Голосеменные и покрытосеменные (цветковые) растения размножаются с помощью семян. Их относят к группе семенных растений. Семя, в отличие от споры, содержит большой запас питательных веществ. У покрытосеменных семена развиваются в завязи цветка, после созревания их окружает плод. У голосеменных семена обычно развиваются в шишках и лежат голо на их чешуях.

Голосеменные в основном представлены деревьями. Среди покрытосеменных много как деревьев, так и трав, а также других жизненных форм. В процессе эволюции травянистые формы цветковых растений появились позже и по ряду признаков имеют более сложное строение по-сравнению с деревьями.

Сегодня на Земле многообразие растений в основном формируют покрытосеменные (цветковые) растения. Их около 300000 видов.

Несмотря на все многообразие растений, у них есть два общих признака. Наличие обоих признаков у организма позволяет классифицировать его как растение. Это:

• Получение органических веществ из неорганических с помощью процесса фотосинтеза, который протекает на свету. Другими словами, все растения являются автотрофами.

• Клетки истинных растений содержат ядра, то есть растения – это организмы-эукариоты. Например, цианобактерии способны к фотосинтезу, но не имею ядер, поэтому их относят не к растениям, а к бактериям.

Покрытосеменные растения — это отдел высших растений, имеющих цветок как орган полового размножения, отличающихся замкнутым вместилищем семяпочки.

Считается, что свою историю на планете покрытосеменные начали 220 млн лет назад — с момента, когда они отделились от гнетовых и образовали отдельное семейство. Примерно 100 млн лет назад отдел уже являлся одним из самых многочисленных и широко распространенных.

Примечание 1

Самыми древними из покрытосеменных являются представители группы кувшинковых или нимфейных.

Войти в число доминирующих форм растительной жизни покрытосеменным дала возможность их способность к адаптации. Приспосабливаясь к самым разным условиям существования, они эволюционировали в разнообразные формы: наземные и водные травы, деревья и кустарники, прямостоящие, ползучие и карабкающиеся лианы.

Примечание 2

В биологии у этого отдела есть еще одно название — цветковые растения.

Отличительные признаки покрытосеменных

К основным признакам покрытосеменных относятся:

• наличие ограниченных в росте, видоизмененных, приспособленных к размножению спороносных побегов — цветков;

• расположение семязачатков в полости завязи пестика;

• защищенность семян путем погружения в плод;

• способность давать большое потомство, обеспечивать большое количество мутаций;

• двойное оплодотворение;

• многообразие жизненных форм;

• высокая организация проводящей системы.

Также в список характерных особенностей покрытосеменных входит сложный биохимический состав. Все виды цветковых растений вырабатывают целый набор специфических веществ: флавоноиды, эфирные масла, гликозиды, алкалоиды.

Процесс опыления и оплодотворение у цветковых растений

Сначала происходит развитие пыльцы: в пыльниках тычинок производится деление клеток, которые в последующем созревают в пыльцу. Каждое пыльцевое зерно покрыто двухслойной оболочкой. На верхней части этой оболочки имеются особые выросты, с помощью которых зерна удерживаются на рыльце пестика. А внутри размещаются генеративная и вегетативные клетки — это мужской гаметофит.

Затем наступает период развития семязачатков. Они растут на внутренней стороне стенок завязи. Внутри семязачатка формируется зародышевый мешок. Это женский гаметофит. В нем есть яйцеклетка и центральная клетка.

Когда пыльцевое зерно прикрепляется к рыльцу пестика, оно начинается набухать и прорастать, формируя пыльцевую трубку. В ней генеративная клетка делится на два спермия. Затем один спермий сливается с яйцеклеткой, производится оплодотворение и возникновение зиготы. Второй спермий объединяется с центральной клеткой.

Примечание 3

Поскольку оплодотворение в данном случае подразумевает слияние двух половых клеток с возникновением зиготы, его называют двойным. Двойное оплодотворение — особая характеристика отдела покрытосеменных.

Сравнение классов однодольные и двудольные

Классификация цветковых предполагает деление на два класса:

1. Однодольные — имеющие одну семядолю.

2. Двудольные — имеющие две и более семядолей.

В таблице ниже приведены основные отличия в структуре, строении, численности семейств, родов и видов.

Значение покрытосеменных в природе и жизни человека

Значение цветковых в природе переоценить довольно сложно. Благодаря своему разнообразию и многочисленности, они вносят огромный вклад в газообмен экосистемы — вырабатывают большое количество кислорода.

Многие многолетние виды служат домом для животных. Травянистые и кустарниковые выполняют еще одну функцию — являются первичным звеном пищевой цепи.

Представить жизни человека без цветковых тоже достаточно сложно. Они:

• являются важными сельскохозяйственными культурами — например, пшеница, кукуруза, овес, рис, картофель, томаты;

• вносят разнообразие в общий рацион — ягодные и плодовые культуры;

• позволяют получить ткани, выступают сырьем для них.

В ходе технического прогресса человек научился применять многие типы покрытосеменных для производства лекарств. Древесину используют в качестве строительного материала. А декоративные виды — для ландшафтного дизайна.

Механизмы реализации основных жизненных функций

Все покрытосеменные имеют вегетативные и репродуктивные органы. К вегетативным относят:

• лист;

• стебель;

• корень.

Эти органы выполняют всю работу по бесполому размножению.

К генеративным — реализующим схему полового размножения относят:

• семя;

• цветок;

• плод.

Семена формируются по окончании периода цветения. Они надежно защищены околоплодником. Поэтому хорошо сохраняются и легко распространяются.

Примечание 4

Семена цветковых очень сильно различаются по размеру, цвету и форме. Например, семена пшеницы имеют размер 27–30 мкм, вес 35 мг. А семя сейшельской пальмы весит 10 кг, вытягивается в длину до 50 см.

Важнейшую роль в реализации жизненных функций играет цветок. Он привлекает агентов опыления — насекомых — ярким цветом и ароматом пыльцы. Ботаники считают, что цветок является ответом на вопрос, почему именно покрытосеменные стали доминирующей формой растительной жизни и смогли приспособиться к самым разным климатическим и природным условиям.

Виды корней и типы корневых систем.

Совокупность всех корней растения называют корневой системой.

Ко́рень (лат. radix) — осевой, обычно подземный вегетативный орган высших сосудистых растений, обладающий неограниченным ростом в длину и положительным геотропизмом. Корень осуществляет закрепление растения в почве и обеспечивает поглощение и проведение воды с растворёнными минеральными веществами к стеблю и листьям

Функции корня 

1. Корни закрепляют растение в почве и удерживают его.

2. Корни всасывают из почвы воду с растворёнными минеральными солями и обеспечивают ими все органы растения.

3. В корне могут откладываться запасы питательных веществ.

Рис. 1. Корни дерева Рис. 2. Корнеплоды

Виды корней

У  растений есть разные корни.

Рис. 3. Виды корней

Главный корень образуется из зародышевого корешка и появляется первым из семени при его прорастании.

Придаточными называют корни, которые появляются на стеблях, листьях, клубнях, луковицах, корневищах.

Главный и придаточные корни могут ветвиться. При этом на них образуются боковые корни.

Типы корневых систем

Совокупность всех корней растения составляет его корневую систему. В зависимости от того, какие корни в неё входят, различают  2 типа корневых систем:

Рис. 4. Корневые системы

Стержневая корневая система состоит из одного главного и множества боковых корней. Такая корневая система имеется у одуванчика, щавеля, моркови, свёклы и др. 

Мочковатая корневая система образована придаточными и боковыми корнями примерно одинаковых размеров. В такой корневой системе главный корень не развит или отмирает. Мочковатая корневая система имеется у ржи, кукурузы, лука, подорожника и др.

Зоны корня

На самом кончике корешка находится корневой чехлик. Он состоит из клеток покровной ткани и защищает самую уязвимую часть корня от механических повреждений. Клетки корневого чехлика живут недолго, они постоянно слущиваются и разрушаются.

Рис. 5. Корневой чехлик

Под корневым чехликом расположены клетки образовательной ткани (конус нарастания). Там происходит непрерывное деление клеток. Поэтому этот участок корня называется зоной деления.

Рис. 6. Зоны корня

За зоной деления находится зона роста (растяжения). Здесь молодые клетки вытягиваются, в результате чего растут в длину и обеспечивают удлинение корня.

За зоной роста находится зона всасывания, в которой происходит поглощение воды и минеральных веществ корневыми волосками.

Поглощённая вода и минеральные вещества двигаются вверх по корню по зоне проведения.

Корневые волоски

Корневой волосок — это вырост клетки покровной ткани корня.

Рис. 7. Корневые волоски

Большое количество корневых волосков увеличивает поверхность всасывания. Корневые волоски непосредственно соприкасаются с почвой и поглощают воду и растворённые в ней минеральные вещества. Поэтому при пересадке растений корни надо беречь и перемещать с наиболее возможным количеством окружающей их почвы.