Биологический отдел центра педагогического мастерства

Характеристики

Высшие растения живут на земле. Это место жительства отличается от водной среды.

Характеристика высших растений:

• Тело состоит из тканей и органов.
• С помощью вегетативных органов осуществляются питание и функции обмена веществ.
• Голосеменные и покрытосеменные размножаются с помощью семян.

Большинство из высших растений имеет корни, стебли и листья. Их органы сложно построены. У этого вида есть клетки (трахеиды), сосуды, ситовидные трубки, а их покровные ткани образуют сложную систему.

Главная черта высших растений — это чередование поколений. Они переходят с гаплоидной фазы к диплоидной, и наоборот.

Классификация растений

Основные ранги таксонов растительности классифицируют, исходя из принципов иерархичности, то есть соподчинения. Таким образом, более крупные таксоны объединяют в себе более мелкие.

Примером такой классификации может служить известное растение ромашка. Формулировка данного таксона будет иметь следующий вид:

1. Царство Растения.
2. Отдел Покрытосеменные.
3. Класс Двудольные.
4. Семейство Сложноцветные.
5. Род Ромашка.
6. Вид Ромашка аптечная.

 
Определение

Жизненная форма организма — внешний облик, отражающий его приспособленность к определенным условиям среды.

В ботанике принята стандартная классификация растительности, исходя из их жизненной формы. Основными группами являются:

1. Деревья, представляющие собой многолетние растения, для которых характерны крупные одревесневшие стволы.
2. Кустарники, к которым относятся многолетние виды растений, обладающие многочисленными некрупными одревесневшими стволами, способными жить не более 10 лет.
3. Кустарнички в виде низкорослых многолетних растений, одревесневшие стволы которых достигают в высоту не более 40 сантиметров.
4. Травы — это травянистые побеги зеленого окраса, которые каждый год отмирают. Двулетние и многолетние травянистые растения в весенний сезон выпускают почки, из которых затем появляются новые побеги.

Основные ткани (основная паренхима)

К системе тканей основной паренхимы традиционно относят все ткани, образованные из основной меристемы (не являющиеся покровными и проводящими) то есть запасающие, фотосинтезирующие и т.д. Однако эти ткани специализированы на выполнении конкретной функции и рассматриваются обычно отдельно. Основной паренхимой в узком смысле называют ткань, состоящую из рыхло расположенных более или менее шарообразных клеток.

Между клетками есть заметные межклетники.

Данная ткань не специализирована для выполнения какой-то определенной функции, это структурная ткань, заполняющая пространство того или иного органа. Поскольку клетки основной паренхимы живые, их клеточные стенки не лигнифицированы, а в цитоплазме есть полный набор клеточных органелл, при необходимости она может становиться запасающей, водоносной или фотосинтезирующей тканью.

Также основная паренхима может проявлять меристематическую активность – клетки могу начать делиться. Со временем клеточные стенки паренхимы могут одревесневать, тем самым начиная выполнять механическую функцию.

Таким образом, основная паренхима – это неспециализированная структурная ткань, которая может специализироваться при определенных условиях.

Рисунок: Основная паренхима.

Хвощевидные

Хвощи — это высшие споровые многолетние травянистые лесные растения размером 40-60 см (некоторые виды — до 10-12 м). Были широко распространены в палеозое. В настоящее время представлены одним родом — хвощом, который насчитывает около 20 видов. Распространены везде, кроме Австралии и Новой Зеландии. Растут на полях, лугах, болотах, по берегам водоемов, реже на сухих песчаных почвах в сосновых лесах. Жизненный цикл осуществляется с чередованием поколений и подобен жизненному циклу папоротников. Основная жизненная форма — диплоидный спорофит.

Особенности строения. Хвощи имеют членистое, ветвистое корневище с придаточными корнями. Надземные побеги — обычно двух видов: вегетативные (зеленые, летние) и спороносные (бурые, неветвящиеся, весенние, несущие на верхушке спороносный колосок). Для хвощей характерно членение стебля на четко выраженные ребристые междоузлия и вздутые узлы, к которым прикрепляются мутовки боковых побегов. Чешуевидные листья также располагаются мутовчато, срастаясь между собой в трубку почти до самой верхушки. Листья не способны к фотосинтезу, эту функцию выполняет зеленый стебель и побеги, имеющие хорошо развитую ассимиляционную ткань, сосудисто-волокнистые проводящие пучки и содержащие участки механической ткани.

Размножение. Хвощи размножаются при помощи спор, образующихся в специальных колосках, развивающихся либо на спороносных, либо на обычных побегах. Из спор после их падения на землю вырастают заростки (половое поколение), на которых затем формируются архегонии и антеридии, где созревают гаметы. Оплодотворение происходит в капельно-жидкой среде. После него образуется зигота, затем формируется спора, из которой прорастает взрослое растение — спорофит.

Значение. Хвощ полевой используется как лекарственное растение в качестве мочегонного и кровеостанавливающего средства. Некоторые виды хвоща используются для чистки посуды и мебели. Хвощ болотный ядовит для животных, хвощ полевой является трудноискоренимым сорняком.

Общая характеристика

У высших растений выработалось много различных приспособлений и свойств для жизни в разнообразных условиях суши. Наибольшего развития и приспособленности к наземному образу жизни достигли покрытосеменные.

Признаки, характерные для высших растений:

• Дифференцировка на органы и ткани;
• проводящая система, состоящая из ксилемы и флоэмы;
• правильная смена поколений;
• органы полового размножения: антеридии и архегонии;
• для тела растений характерно листостеблевое строение.

Основания для разделения растений на высшие и низшие

Все представители растительного мира в зависимости от строения делятся на 2 группы — низшие и высшие.

Основным критерием, по которому растения относят к высшим, является наличие сложной тканевой структуры. Она представлена проводящими и механическими тканями. Также отличительным признаком является наличие трахей, трахеид и ситовидных трубок, которые быстро доставляют питательные вещества от корня к листьям, соцветиям, стеблям.

Низшие в свою очередь имеют примитивное строение, состоят из одной клетки, есть многоклеточные организмы, тело которых называют талломом. Они лишены корней, стеблей, и листьев.

Отсутствие мышечной и нервной тканей

Высшие растения — это группа живых организмов, занимающих особое место в природе. Представители растительного мира способны к фотосинтезу, они преобразуют энергию солнечного света в органические вещества и кислород. Питание они получают из почвы и окружающей их среды, таким образом, им не нужно перемещаться в поисках пищи. Оплодотворение осуществляется с помощью грызунов, насекомых, ветра, поэтому мышечная и нервная ткань у них не развита. В отличие от животных, которые преодолевают огромные расстояния для добычи пищи, и поиска благоприятных мест размножения и выращивания потомства.

Значение в природе и жизни человека

1. Обогащение кислородом атмосферного воздуха.
2. Неотъемлемое звено пищевых цепочек.
3. Используются в качестве строительного материала, сырья для изготовления бумаги, мебели и д.т.
4. Применение полезных свойств в медицине.
5. Производство натуральных тканей (лен, хлопок).
6. Очищают воздух от пылевых загрязнений.

Папоротниковидные

Какие растения называют высшими еще? К ним относят папоротниковые, входящие в сосудистый отдел. Они бывают травянистыми и древесными.

В состав тела папоротника входят:

• Черешок.
• Листовые пластины.
• Корни и побеги.

Листья папоротника были названы вайями. Стебель обычно короткий, в нем развита проводящая ткань. Из почек корневища разрастаются вайи. Они доходят до больших размеров, выполняют спорообразование, фотосинтез.

В цикле жизни чередуются спорофит и гаметофит. Существуют некоторые теории, которые говорят о том, что папоротники эволюционировали от плаунов. Хотя есть ученые, считающие, что многие высшие растения появились от псилофитов.

Многие виды папоротника являются пищей животных, а некоторые ядовитые. Несмотря на это, подобные растения используются в медицине.

Общая характеристика

У высших растений выработалось много различных приспособлений и свойств для жизни в разнообразных условиях суши. Наибольшего развития и приспособленности к наземному образу жизни достигли покрытосеменные.

Признаки, характерные для высших растений:

Основания для разделения растений на высшие и низшие

Все представители растительного мира в зависимости от строения делятся на 2 группы — низшие и высшие.

Основным критерием, по которому растения относят к высшим, является наличие сложной тканевой структуры. Она представлена проводящими и механическими тканями. Также отличительным признаком является наличие трахей, трахеид и ситовидных трубок, которые быстро доставляют питательные вещества от корня к листьям, соцветиям, стеблям.

Низшие в свою очередь имеют примитивное строение, состоят из одной клетки, есть многоклеточные организмы, тело которых называют талломом. Они лишены корней, стеблей, и листьев.

Отсутствие мышечной и нервной тканей

Высшие растения — это группа живых организмов, занимающих особое место в природе. Представители растительного мира способны к фотосинтезу, они преобразуют энергию солнечного света в органические вещества и кислород. Питание они получают из почвы и окружающей их среды, таким образом, им не нужно перемещаться в поисках пищи. Оплодотворение осуществляется с помощью грызунов, насекомых, ветра, поэтому мышечная и нервная ткань у них не развита. В отличие от животных, которые преодолевают огромные расстояния для добычи пищи, и поиска благоприятных мест размножения и выращивания потомства.

Механические ткани

Существует две специализированные механические ткани высших растений – склеренхима и колленхима.

Склеренхима, как правило, состоит из клеток вытянутой формы – волокнообразных. Их клеточные стенки утолщаются и лигнифицируются, то есть одревесневают. Живое содержимое клетки впоследствии отмирает. Таким образом, склеренхима – это мертвая ткань, механическую функцию в которой выполняют жесткие клеточные стенки. Склеренхима твердая жесткая ткань и в растении она выполняет армирующую функцию, располагаясь обычно тяжами или слоями. Однако иногда склеренхима может быть представлена в виде отдельных клеток с одревесневшими клеточными стенками, разбросанных в толще некой мягкой ткани (например, паренхимы). Такие клетки называются склереидами. По форме различают разные типы склереид: брахисклереиды, астросклереиды, остеосклереиды и волокнистые склереиды. Все склеренхимные элементы вместе составляют стереом – совокупность всех толстостенных одревесневших клеток растения. Следует также помнить, что отчасти механическую функцию, подобно склеренхиме, выполняет водопроводящая ткань ксилема (в особенности ядровая древесина – вторичная ксилема, прекратившая проводить воду).

Рисунок 1: Склеренхима.

Колленхима также является механической тканью, однако клетки ее остаются живыми. Их клеточные стенки утолщаются, но неравномерно и не одревесневают. Живые клетки упругие, так как находятся под тургорным давлением, а клеточные стенки эластичны, поскольку состоят из полисахаридов. Именно эти свойства и позволяют колленхиме выполнять свою механическую функцию. Таким образом, колленхима – это живая упругая эластичная механическая ткань. Обычно колленхима располагается в тех органах высших растений, которые подвержены изгибу и должны быть упругими. Например, это стебли травянистых растений, особенно если стебель граненый или ребристый, то вдоль граней под эпидермой, скорее всего, располагаются тяжи колленхимы. Также колленхима часто встречается в листьях в черешке и вдоль средней жилки, поскольку именно эти части должны быть эластичными и упругими. Выделяют три типа колленхимы: уголковую (клеточные стенки утолщены в местах контакта трех и более клеток – «в уголках»), пластинчатую (утолщены продольные клеточные стенки) и рыхлую (похожа на уголковую, но с крупными межклетниками).

Рисунок 2: Колленхима. А – рыхлая; Б – пластинчатая; В – уголковая. 1 – первичная; клеточная стенка; 2 – вторичная клеточная стенка; 3 – межклетник; 4 – протопласт.

Подцарство Низшие растения

Отдел Водоросли

Подцарство низших растений, образованное водорослями, появилось во времена, когда Землю покрывали моря. Водоросли не случайно выделили в отдельное подцарство, поскольку они сильно отличаются от своих «зеленых собратьев»: тело образовано слоевищем или талломом и не делится на ткани и органы, полностью зависят от водной среды.

Водоросли размножаются тремя способами:

• вегетативно: кусочками слоевища;
• бесполым способом с помощью спор;
• половым процессом при слиянии гамет и коньюгации.

Среди водорослей распространены одноклеточные виды и колониальные формы. Сине-зеленые водоросли (цианобактерии) не имеют оформленного ядра и относятся к прокариотам или доядерным организмам. Остальные представители подцарства – эукариоты. Питание простое:

• одноклеточные водоросли используют фагоцитоз, окутывая поверхностью тела и переваривая пищевую частицу;
• многоклеточные всасывают питательные вещества всей поверхностью слоевища.

Еще одна схема по систематике показывает классы водорослей, каждый их которых отличается особенностями строения. Это огромное подцарство, которое заполняет океаны, моря, реки, водоемы.

Подцарство Настоящие водоросли
Основные отделы	Размножение	Питание	Примеры
Зеленые водоросли	Неполовое (спорами и частями слани) половое	Автотрофное	Хламидомонада, хлорелла, вольвокс
Буровые водоросли	Неполовое, половое, вегетативное	Автотрофное	Ламинария, алария, агарум
Красные водоросли	Неполовое (спорами) половое	Автотрофное	Порфира, филловфора
Диатомовые водоросли	Неполовое (делением) половое	Автотрофное	Пиннулярия, навикула

Водоросли производят до 80% органических соединений, необходимых в пищевых цепях. Это основные продуценты биомассы. Их роль этим не ограничивается:

Отдел Лишайники

Удивительные низшие растения, которые представляют собой симбиоз между автотрофной водорослью и гетеротрофным грибом. Одноклеточные водоросли в процессе фотосинтеза образуют органические вещества, а грибы снабжают организм растворенными минеральными солями. Так два разных организма помогают друг другу выжить.

Комплексная природа лишайников помогает сохранить жизнедеятельность в самых неблагоприятных условиях. Они способны получать питание из воздуха, росы, тумана, частичек пыли, дождя, а не только из почвы. Их можно встретить в условиях, мало пригодных для жизни: на скалах, крышах домов, старой древесине, стеклянных и пластиковых поверхностях.

Тело лишайника сплетено из особых нитей – гиф, между которыми расположены клетки водорослей. Они находятся под верхним корковым слоем, который защищает их от пересыхания. Гифы образуют утолщения, которые придают слоевищу форму и устойчивость. Нити тонкими «мостиками» соединены с водорослями, что позволяет извлекать нужные каждому организму продукты.

Систематики насчитали 20 тыс. видов лишайников. Они делятся на: 

• листоватые состоят из слоевища и похожи на пластинки, которые крепятся к субстрату с помощью пучков гиф;
• накипные (80%) образуют на поверхности похожий на корочку таллом, который прочно срастается с местом прикрепления;  
• кустистые образуют кустики из тонких, перевитых нитей или стволиков. 

Лишайники размножаются вегетативно, с помощью кусочек слоевищ или спор. Под слоевищем образуются соредия и изидия (водоросли, опутанные нитями гиф). При нарушении коркового слоя они разносятся ветром и меняют местообитания. Лишайники растут очень медленно и живут столетиями.

Систематики до сих пор спорят о месте лишайников в системе органического мира. Одни утверждают, что это единый организм и относят их к самостоятельному таксону. По мнению других – это особая биологическая группа, где водоросли ведут себя как автотрофы, а грибы, как типичные гетеротрофы, не способные жить самостоятельно. 

Отделы высших растений

Согласно классификации, подцарство высших растений включает 9 отделов.

Представители первых трех отделов полностью вымерли. Остальные шесть составляют ныне живущие организмы.

Риниофиты

Первые высшие растения, давшие начало другим отделам – Риниофиты или Риниевые. Для них характерен примитивный травянистый облик, достигающий в высоту 60 см. Имели простейшее строение. Настоящие листья и корни отсутствовали, вместо корней был орган ривомоид, вниз от которого отходили ривоиды, а вверх стебли.

Фотосинтез осуществлялся стеблем, ветвившимся, преимущественно, на два побега. Спорангии прикреплялись к осям, в них развивались споры.

Наличие покровных тканей, а так же устьиц, говорит о том, что представители отдела произрастали на суше. Наиболее древним представителем отдела считается Куксония.

Зостерофиллофиты

Имеют много общего с риниофитами. Некоторые ученые полагают, что Зостерофиллофиты положили начало Плауновидным. Отличаются тем, что имели прямостоячий стебель, покрытый толстым слоем кутикулы.

Спорангии, собранные колосовидными образованиями, имеют короткую ножку, а также одинаковые споры. Представителем является Госслинглия, у нее нет корней, а на стеблях находятся ветви с закрученными верхушками.

Мохообразные

Особенностью считается преобладание гаплоидной фазы (половое поколение), диплоидная фаза слабо развита. Для полового процесса мхов обязательна влажная среда, поэтому они обязаны произрастать на низменных, болотистых местах, чему способствуют их небольшие размеры.

Основные отличия мохообразных от остальных отделов:

Мохообразные подразделяются на три класса:

Плауновидные

Травянистые формы плауновидных можно встретить и в настоящее время. Они имеют побеги с мелкими листьями, корни.

Листья представляют цельную листовую пластинку в расширенным основанием в виде подушечки. Делятся на два класса Плауновидные и Полушниковые.

Псилотовидные

Psilotophyta представлены всего одним семейством – Псилотовые. Корни отсутствуют, поэтому они часто произрастают на других деревьях. Могут встречаться как на богатых органическими веществами почвах, так и скалах тропических лесов. В процессе оплодотворения обязательно участие воды.

Хвощевидные

Отдел разделен на два класса – Сфенофилловые и Хвощевые.

Ярким представителем является хвощ полевой многолетнее травянистое растение с корнями. Служит индикатором кислых почв.

Стебли расчленены на междоузлия, от которых отходят слаборазвитые, темные, похожие на зубчики листья. Споры расположены в спороносном колоске. Размножение осуществляется при высокой влажности: дождь или обильная роса.

Папоротниковидные

Многолетние травянистые, реже древовидные растения. Характеризуются макрофиллией – мощно развитыми листьями относительно короткого побега. Их большие листья (вайи) бывают цельные или сильно расчлененные, закручены улиткой в почке.

У большинства папоротников листья выполняют две функции – фотосинтез и спороношение. Распространились по всему земному шару, но максимальное разнообразие видов находится в тропиках.

Отдел насчитывает пять классов: Кладоксилеевые, Зигоптериевые, Ужовниковые, Мараттиевые, Полиподиевые.

Голосеменные

Современная биология включает четыре класса: Саговниковые, Гинкговые, Хвойные и Гнетовые. В древние времена к ним относились еще два, уже вымерших, класса: Семенные папоротники и Беннеттитовые.

Размножение голосеменных осуществляется семенами – многоклеточными органами, содержащими зачаток зародыша, эндосперм и многослойную кожуру. Являются наиболее высокоорганизованным отделом по своим морфологическим особенностям, приближаются к отделу покрытосеменных.

Типичные представители нашей страны ель и сосна.

Что такое гаметофит и спорофит в биологии

Спорофит – одно из чередующихся поколений, относится к бесполому.

Многоклеточная диплоидная фаза, происходящая в период жизни водорослей и растений.

Бесполое развитие происходит из зиготы, в которой появляются споры. Образование зиготы происходит на половой гаплоидной фазе из женской яйцеклетки, оплодотворенной мужской гаметой.

Гаметофит — гаплоидная или половая фаза в жизненном цикле растений, которая, в свою очередь, развивается из спор и производит половые мужские и женские клетки, или гаметы.

Когда гаметы сливаются вместе или оплодотворяются, снова наступает гаплоидное поколение.

Гаметы бывают двух видов:

1. Мужские гаметы.

   Появляются из мужских гаметангий – антеридий. У споровых и водорослей они называются сперматозоидами, у семенных – спермиями. Отличаются между собой подвижностью, сперматозоиды имеют жгутики, поэтому могут двигаться.

2. Женские гаметы,

   представляющие собой неподвижные яйцеклетки. Образуются в женских гаметангиях, которые носят название – архегонии.

У наземной растительности оплодотворение яйцеклетки происходит в архегонии, после которого появляются споры. Жизненный цикл продолжает свое чередование.

Чередование поколений особо выражено у споровых растений. У папоротников, плаунов, хвощей гаметофит находится раздельно от спорофита, но преобладает гаплоидность.

Гаметофит выражен недолговечным маленьким ростком, на котором затем вырастает спорофит. У мхов нет разделения между фазами, коробочка со спорами развивается на гаметофите.

Цветковые или покрытосеменные растения для размножения используют опыление, когда мужские гаметы в тычинках переносятся к женским в пестиках. У голосеменных растений семена находятся в открытом виде – шишках, и оплодотворение происходит, как и у покрытосеменных.

Однако семя голосеменных развивается из семязачатка, который открыт на семенной чешуе, у покрытосеменных оно находится внутри плода.

Схема жизненного цикла высших растений проста: постоянное чередование полового (гаплоидного) с бесполым (диплоидным) поколением.

Вымершие отделы

Первые представители наземной растительности исчезли ещё в среднем девоне. Организм этих растений был довольно примитивен, не отличался сложным строением и походил на водоросли. Привычного разделения на корень, стебель и листья тогда ещё не существовало. Считается, что риниофиты являются общим предком для мхов, хвощей, плаунов и папоротников.

Появление зостерофиллофитов произошло в раннем девоне. Это небольшая группа, представители которой, как и риниофиты, отличались простым строением и жили в воде или на берегу. Они имели прямостоячие, короткие и покрытые толстым защитным слоем стебли с колосовидными спорангиями на верхушке. Процесс фотосинтеза осуществлялся всей поверхностью растения.

Жизненные формы высших растений

Жизненная форма — характерный облик (вид) конкретной группы растений, отражающий их приспособленность к условиям окружающей среды.

Дерево — крупное растение с одним многолетним, в разной степени одревесневающим, разветвленным или не ветвящимся главным стеблем — стволом, сохраняющимся в течение всей жизни растения, и кроной из боковых ветвей (примеры: дуб, береза, клен).

Кустарник — многолетнее растение со многими одревесневающими разветвленными стволами (стволиками), высотой 0,5-6 м; отдельные стволики обычно живут меньше, чем растение (пример: орешник).

Кустарничек — невысокий (не выше 0,5 м) кустарник; часто обладает длинными подземными корневищами (примеры: черника, клюква).

Травы — растения, имеющие, как правило, сочные, зеленые, неодревесневающие стебли относительно небольшой высоты (исключения: высота банана достигает 6 м, сахарного тростника — 7 м).

Трава многолетняя — трава, стебли которой отмирают при наступлении неблагоприятных сезонных условий (зима, засуха) почти до основания; почки возобновления (из которых на следующий год развиваются новые побеги) сохраняются на уровне почвы или в почве на корневищах, клубнях, луковицах (примеры: одуванчик, пырей, подорожник).

Трава однолетняя — травянистое растение, у которого жизненный цикл от прорастания семени до образования собственных семян и отмирания завершается в течение одного вегетационного периода (примеры: фиалка полевая, лебеда, бамбук).

Трава двулетняя — травянистое растение, живущие два вегетационных периода, но цветет и плодоносит, после чего отмирает на второй год жизни (примеры: морковь, свекла).

Трава поликарпическая — травянистое растение, неоднократно цветущее и плодоносящее в течение жизни (большинство многолетних трав).

Трава монокарпическая — травянистое растение, которое цветет и плодоносит только один раз в жизни, после чего целиком отмирает (примеры: тмин, бамбук).

растения