2.7. Царство растений

Хотя жизнь на нашей планете, вероятно, зароди­лась примерно 3,5 млрд. лет назад, первые орга­низмы заселили сушу не ранее, чем 420 млн. лет назад. Это были самые первые растения. Расте­ния – автотрофные эукариоты, которые адапти­ровались к жизни в воздушной среде. Единст­венные другие автотрофы среди эукариот – это водоросли, специализировавшиеся к жизни в воде. Напоминаем: автотрофами называют организмы, использующие в качестве источника для синтеза органических веществ неорганический углерод, а именно диоксид углерода. Однако по­мимо источника углерода для такого синтеза требуется еще и энергия (разд. 2.3.4), и растения, будучи фотоавтотрофами, используют в качестве источника энергии свет. Этот способ питания более принято называть фотосинтезом.

Рис. 2.33. Систематика растений и некоторые основные тенденции в эволюции растений.

История эволюции растений – это постепен­но совершенствующаяся адаптация к жизни на суше. Именно эта история и составит одну из ос­новных тем в нашем изучении растений. Систе­матика растений, рассматриваемых в данной книге, показана на рис. 2.33. Там же приводится краткий перечень некоторых основных тенден­ций в эволюции растений, связанных с адапта­цией к жизни на суше, которые также будут рас­сматриваться в этом разделе.

2.7.1. Отдел Bryophyta (печеночники и мхи)

Печеночники и мхи – наиболее примитивные из всех наземных растений. Полагают, что они произошли от зеленых водорослей. В отдел Bryophyta (мохообразные) входят два главных класса – Hepaticae (печеночники) и Musci (мхи). Обе эти группы плохо приспособлены к жизни на суше, и поэтому они привязаны к сы­рым затененным местам. Систематика и основ­ные признаки мохообразных приведены в табл. 2.8.

Таблица 2.8. Систематика и особенности отдела Bryophyta (моховидные)

Отдел Bryophyta
Общие признаки

Чередование поколений, при котором преобладает гаметофитное поколение

Нет проводящей ткани, т.е. нет ни ксилемы, ни флоэмы

Тело представлено талломом или слегка дифференцировано на простые «листья» и «стебли»

Нет настоящих корней, стеблей и листьев; гаметофит прикрепляется к субстрату нитевидными ризоидами

Спорофит прикреплен к гаметофиту, полностью зависит от него и питается за его счет

Споры образуются на спорофите в споровой коробочке, расположенной на конце тонкой ножки, возвышающейся над гаметофитом

Встречаются главным образом в сырых затененных местах
Класс Hepaticae (печеночники)

Класс Musci (мхи)

Гаметофит представлен упрощенным образованием, форма которого варьирует от слоевищной (редко) до «облиственной» со стеблем (у большинства видов); имеются переходные формы дольчатого типа

«Листья» (у облиственных печеночников) располо­жены вдоль стебля тремя рядами

Ризоиды одноклеточные

Для рассеивания спор коробочка спорофита раскры­вается на четыре створки; рассеиванию спор помога­ют элатеры

ПРИМЕРЫ:
Pellia – слоевищный печеночник,
Marchantia – слоевищный печеночник; антеридии и архегонии расположены на своеобразных стебельках, возвышающихся над талломом
Lophocolea – облиственный печеночник; обычно встречается на гниющей древесине
Гаметофит «облиственный», имеет «стебель»

«Листья» расположены спирально

Ризоиды многоклеточные

Рассеивание спор из коробочки спорофита происходит с помощью сложного механизма, срабатывающего в сухую погоду и включающего участие зубцов и пор

ПРИМЕРЫ: Funaria
Mnium – обыкновенный лесной мох, похожий по внешне­му виду на Funaria
Sphagnum – болотный мох; во влажной кислой среде (на болотах) образует слои торфа

Bryophyta – небольшие растения с неслож­ным строением. Опорная и проводящая ткани у них развиты слабо или же вовсе отсутствуют. Нет у них дифференцированной ксилемы и флоэмы, так же как нет и настоящих корней. В почве они удерживаются тончайшими нитями, называемыми ризоидами. Вода и минеральные соли поглощаются всей поверхностью тела, в том числе и ризоидами. А это означает, что в от­личие от настоящих корней ризоиды служат лишь для закрепления растения в грунте. (В на­стоящих корнях, как и в настоящих стеблях или листьях имеются проводящие ткани.) Мохооб­разные не покрыты сверху кутикулой, либо ку­тикула столь тонка, что она не препятствует по­тере (или поступлению) воды. Тем не менее многие мохообразные приспособились выдер­живать засушливые периоды, используя для этой цели какие-то не совсем понятные меха­низмы. Например, было установлено, что такой хорошо известный ксерофитный мох, как Grimmia pulvinata, больше года остается живым при 20° C в абсолютно высушенном состоянии. Сразу же после того, как растение попадает во влажную среду, у него восстанавливаются все функции.

Чередование поколений

Как у всех наземных растений и некоторых наи­более высоко организованных водорослей, та­ких как ламинария, у мохообразных наблюдает­ся чередование поколений. В ходе жизненного цикла происходит смена двух типов организмов: поколение гаплоидного гаметофита и поколе­ние диплоидного спорофита поочередно сменя­ют друг друга, что схематически показано на рис. 2.34. Гаплидное поколение называется гаметофитом (от греч. gamete – жена, gametes – муж; phylon – растение), так как оно способно к половому размножению и образует гаметы. По­скольку образование гамет происходит в резуль­тате митоза, они тоже гаплоидны. Сливаясь, га­меты образуют диплоидную зиготу, из которой вырастает следующее поколение – поколение диплоидных спорофитов. Они называются спо­рофитами, потому что способны к бесполому размножению с образованием спор. Споры об­разуются в результате мейоза, т.е. здесь проис­ходит возврат к гаплоидному состоянию. Гаплоидные споры дают начало гаметофитному поко­лению. Одно из этих двух поколений всегда пре­обладает над другим, и на его долю приходится большая часть жизненного цикла; это поколе­ние называют доминантным. У моховидных до­минирует поколение гаметофитов, у всех ос­тальных наземных растений – поколение спо­рофитов. Доминирующее поколение принято помещать в верхнюю половину схемы, изобра­жающей жизненный цикл.

Рис. 2.34. Обобщенная схема жизненного цикла растений, отражающая чередование поколений. Обратите вни­мание на наличие гаплоидных (n) и диплоидных (2n) стадий. Гаметофит всегда гаплоидный и всегда образует га­меты путем митотического деления. Спорофит всегда диплоидный и всегда образует споры в результате мейо­тического деления.

Внимательно изучите рис. 2.34, так как на нем в обобщенном виде представлен жизнен­ный цикл всех наземных растений, в том числе и наиболее высокоорганизованных цветковых растений. Никогда не забывайте, что гаметы у растений образуются не в результате мейоза, как у животных, а в результате митоза; мейоти­ческое деление происходит при образовании спор.

Класс Hepaticae – печеночники

Характерные признаки класса Hepaticae пред­ставлены в табл. 2.8. По своему строению пече­ночники намного проще, чем мхи, и в целом они более привязаны к сырым и затененным местам. Их можно найти на берегу рек и ручьев, на влаж­ных камнях и среди болотной растительности. У большинства печеночников видны правильные доли или вполне выраженные «стебли» с небольшими простыми «листочками». Проще всего ус­троены талломные печеночники, тело которых представлено плоским слоевищем и не разделе­но на стебли и листья.

Рис. 2.35. Внешние признаки Pellia (печеночника). Гаметофит изображен вместе с прикрепленным к нему несамо­стоятельным спорофитом.

Примером может служить Pellia, печеночник, широко распространенный по всей Великобри­тании. Это растение окрашено в тускло-зеленый цвет, ширина плоских «веточек» составляет око­ло 1 см. Внешние признаки Pellia приведены на рис. 2.35.

Класс Musci – листостебельные мхи

Основные признаки листостебельных мхов пе­речислены в табл. 2.8. Листостебельные мхи го­раздо более дифференцированы, чем печеноч­ники, но, как и печеночники, это небольшие растения, встречающиеся главным образом в сырых местах. Они часто образуют плотные по­душки.

Funaria – обычный представитель листвен­ных мхов на полях, вырубках и перекопанных землях, где она поселяется одной из первых. Funaria особенно любит селиться на кострищах и пожарищах. Это один из самых обычных сорня­ков в теплицах и садах. Внешний вид Funaria по­казан на рис. 2.36.

Рис. 2.36. Внешние признаки мха Funaria. Гаметофит изображен вместе с прикрепленным к нему наполовину са­мостоятельным спорофитом.

Как и у печеночников, для оплодотворения Funaria необходима вода. Когда поверхность таллома увлажняется, созревшие антеридии по­глощают воду и лопаются, высвобождая на по­верхность мужские гаметы (спермии). Каждый спермий снабжен двумя жгутиками. Спермии подплывают к архегониям, в каждом из которых находится женская гамета, или яйцеклетка. Оп­лодотворение, т.е. слияние ядра спермия с яд­ром яйцеклетки, происходит в архегонии. В ре­зультате слияния образуется диплоидная зигота, которая, вырастая из архегония, дает начало но­вому спорофиту.

Предыдущая | Оглавление | Следующая


Религия

Биология

Геология

Археология

История

Мифология

Разное