Новая линия школьных учебников по биологии
←
→
Транскрипция содержимого страницы
Если ваш браузер не отображает страницу правильно, пожалуйста, читайте содержимое страницы ниже
Новая линия школьных учебников
по биологии
C.В. Багоцкий
V. ЦАРСТВО РАСТЕНИЙ
1. Какими были первые растения и как они изменялись? 1
1.1. Жизнь на суше и форма тела
К царству РАСТЕНИЙ принадлежат Мхи (Мохообразные), Плауны
(Плаунообразные), Хвощи (Хвощеобразные), Папоротники (Папоротникообразные),
Голосеменные, Покрытосеменные. Водоросли к этому царству НЕ относятся.
К отделам Голосеменных и Покрытосеменных принадлежат растения, у которых
есть семена. Все растения, у которых есть цветки и плоды, относятся к отделу
Покрытосеменных.
Большинство растений живет на суше, а не в воде. Немногочисленные водные
растения, без сомнения имели, сухопутных предков.
Некоторые водоросли тоже живут на суше, например, Ботридиум из отдела Желто-
зеленых водорослей (рис. Сухопутная водоросль Ботридиум). Ботридиум – это шар
размером 1–2 мм, от которого в почву отходят многочисленные выросты. Через них
водоросль получает воду и минеральные соли.
Почему же Ботридиум имеет форму шара, а не пластинки или нити? Ведь для
фотосинтеза лучше иметь большую поверхность, поглощающую свет.
Ответ достаточно очевиден – пластинка будет очень быстро сохнуть. А для
водоросли, переселившейся из воды на сушу, главное – не высохнуть. Шар будет терять
воду медленнее, чем пластинка или нить: ведь при одном и том же объеме площадь
поверхности шара меньше.
Шаровидная форма позволила выжить на суше, однако больших перспектив не
открыла. Растения пошли другим путем.
Первые растения появились более 400 млн лет назад и довольно быстро вымерли,
дав начало более совершенным растениям. Живыми первые растения никто не видел и об
их строении мы можем судить лишь по ископаемым остаткам.
Первые растения имели форму МНОГОСЛОЙНЫХ ОСЕЙ (рис. Многослойная ось),
имеющих много слоев клеток. Для сохранения воды такая форма тела менее выгодна, чем
шар, но более выгодна, чем пластинка. А для фотосинтеза наоборот – менее выгодна, чем
пластинка, но более выгодна, чем шар.
Достоинство многослойной оси – возможность превращения наружних клеток в
плохо проницаемые для воды покровы. Так проблема сохранения воды решилась более
эффективным способом, чем у Ботридиума.
Однако для того, чтобы получать из почвы минеральные соли вместе с водой,старая вода должна куда-то деваться. А именно – испаряться. Но через
водонепроницаемые покровы испарение невозможно. Поэтому в покровах должны были
образоваться отверстия, проницаемые для воды, – УСТЬИЦА. В результате вода стала
испаряться, но не до такой степени, чтобы растение высохло и погибло.
Оси первых растений многократно ветвились. У самых древних – на две ветви
более или менее одинаковой длины (рис. Ветвление осей древнейших растений), а у более
современных растений одна боковая ветвь перерастала другую, в результате чего
образовывался ГЛАВНЫЙ СТЕБЕЛЬ и БОКОВЫЕ ВЕТВИ.
Вопросы
Относятся ли водоросли к Царству растений? 2
Какие вы можете назвать водоросли, живущие на суше? Как они устроены?
Почему сухопутная водоросль Ботридиум имеет форму шара?
Что такое многослойная ось?
Что такое устьица и зачем они нужны?
Вопросы для любителей подумать
Почему первые растения имели форму многослойных осей?
1-2. Фотосинтез и борьба за свет
Растения, как и водоросли, получают органическое вещество в результате
фотосинтеза. При этом за счет солнечной энергии из углекислого газа и воды образуется
крахмал. И одновременно в атмосферу выделяется кислород.
Для фотосинтеза нужно чтобы растение было хорошо освещено. Тогда
содержащееся в листьях зеленое вещество ХЛОРОФИЛЛ сможет поглотить свет и
передать её энергию для создания органических веществ.
Изначально оси, по-видимому, просто лежали на земле. Так же, как пластинки
Печеночников (рис. Печеночник) – растений, близких ко мхам. Однако это неудобно: более
молодые оси перекрывают старые, перехватывая падающий свет и лишая возможности
фотосинтезировать. Поэтому выживали преимущественно такие растения, чьи оси
поднимались вверх хотя бы своими концами. Более высокие оси получали больше света, а
более низкие оказывались в тени.
Водонепроницаемые покровы позволяют успешно решить проблему экономии
воды. А коль скоро эта проблема решена, можно вернуться к наиболее выгодной для
фотосинтеза форме тела – к пластинке. Вот только держать пластинки лучше повыше, а то
они окажутся в тени других растений и не получат достаточно света. И ветвящаяся ось
растения превращается в ПОБЕГ, у которого есть поднимающаяся вверх ось (СТЕБЕЛЬ) и
горизонтальные пластинки (ЛИСТЬЯ) (рис. Образование листьев).
В истории растений листья образовывались тремя способами. В первом случае на
поверхности растущей вверх оси образовывались торчащие вбок выросты. Так появились
листья ПЛАУНООБРАЗНЫХ (рис. Образование листьев у Плаунообразных). Этот способ
оказался малоперспективным из-за малых размеров листьев. Во втором случае в лист
превращалась торчащая вбок уплощенная веточка. Так появились листья
ХВОЩЕОБРАЗНЫХ (рис. Образование листьев у Хвощеобразных). Их листья тоже былислишком мелкими. Наиболее перспективные листья образовались из многократно
ветвящихся осей, между отдельными веточками которых образовались пластинки. Так
образовывались листья ПАПОРОТНИКООБРАЗНЫХ, ГОЛОСЕМЕННЫХ И
ПОКРЫТОСЕМЕННЫХ РАСТЕНИЙ.
Впрочем, небольшое число растений потеряло способность к фотосинтезу и стало
питаться, как Грибы. Одни из таких растений (например, Гнездовка) поглощают
содержащиеся в почве органические вещества, а другие (Петров крест, Повилика,
Раффлезия) становятся паразитами, присасываясь к другим растениям и питаясь их
органическими веществами. Их листья потеряли зеленую окраску, уменьшились в
размерах, а у некоторых растений (Повилика) и вовсе исчезли.
3
Вопросы
Как называется вещество, поглощающее свет при фотосинтезе? Какую окраску оно
имеет?
Имеются ли растения, имеющие форму стелющейся по поверхности земли
пластинки? Если да, то как называются эти растения?
Почему форма лежащей на земле пластинки невыгодна для растения?
Все ли растения способны к фотосинтезу?
Как и из чего возникли листья Плаунообразных?
Как и из чего возникли листья Хвощеобразных?
Как и из чего возникли листья Папоротникообразных?
Каким способом образовались листья современных Голосеменных и
Покрытосеменных растений?
Вопросы для любителей подумать
Почему для растений оказалась наиболее подходящей форма с вертикальным
стеблем и торчащими вбок листьями?
Было ли предки Гнездовки, Петрова креста и Раффлезии способны к фотосинтезу?
1.3. Вода и минеральные соли
Высокое растение должно поднимать вверх воду. Иначе засохнет верхушка. Кроме
того, вертикально стоящая ось не должна падать.
Внутренние клетки оси стали длинными и тонкими, приобретая способность
поднимать вверх воду (так же, как поднимает её промокашка или кусочек сахара). Эти
клетки называются ДРЕВЕСИНОЙ. А поддержание оси в вертикальном положении стало
возможным благодаря появлению клеток с жесткими оболочками, а также засасыванию
воды в клетки. В результате засасывания воды растение становится упругим, как мяч, и не
падает.
Растения, которые имеют древесину, называются СОСУДИСТЫМИ
РАСТЕНИЯМИ. К сосудистым растениям относятся Плауны, Хвощи, Папоротники,
Голосеменные, Покрытосеменные и не относятся Мохообразные.
Для того чтобы превращать образовавшееся при фотосинтезе топливо в
строительный материал, растение должно получать минеральные соли. Эти соли
растворены в воде, и растение получает их, всасывая воду из почвы. Из почвы водапоступает в КОРНЕВЫЕ ВОЛОСКИ. Каждый корневой волосок – это вырост отдельной
клетки, расположенной на поверхности оси. Этот волосок можно сравнить с
углубляющимся в землю выростом Ботридиума.
У древнейших растений корневые волоски отходят от обычных осей, лежащих на
поверхности земли; у более совершенных растений появляются особые оси, идущие
вглубь почвы. Эти оси называют КОРНЯМИ. Они устроены несколько по-другому, чем
стебли. С лежащих на земле стеблей корневые волоски исчезают и остаются только на
корнях.
Расположенные под землей корни не могут создавать органические вещества путем
фотосинтеза. Эти вещества образуются в листьях и поступают в корни по сообщающимся
друг с другом длинным клеткам – ЛУБУ. 4
Воду из почвы растение может взять двумя способами. Первый способ – корень и
стебель растения сосут воду как промокашка или кусочек сахара. Расходовать топливо для
этого не нужно. Другой способ – закачивание воды в растение под давлением. Для этого
нужно расходовать много энергии, которую растение получает за счет дыхания, т.е.
сжигания топлива. У растений влажных почв преобладает первый способ, у растений,
обитающих в сухих местах, - второй.
Два эти способа всасывания растением воды из земли шутки ради называют
ПРОМОКАШКОЙ и НАСОСОМ.
Минеральные соли растворены в воде, поэтому всасывая воду, растение получает и
минеральные соли.
Для того чтобы промокашка непрерывно работала, обеспечивая растение
минеральными солями, нужно, чтобы поднявшаяся к листьям вода испарялась. Иначе
растение насытится водой, и ее подъем прекратится.
Поверхность листьев непроницаема для воды, однако в ней есть отверстия,
называемые УСТЬИЦАМИ, через которые испаряется вода. Устьица могут открываться и
закрываться, таким образом испарение воды увеличивается или уменьшается.
К листьям поднимается раствор минеральных солей, а испаряется чистая вода.
Минеральные соли остаются в растении, что и нужно.
Вопросы для всех
Почему первые растения вряд ли имели форму шара?
Почему первые растения могли иметь форму многоклеточной оси?
Каким образом многоклеточные оси первых растений защищались от высыхания?
Были ли у первых растений стебли, листья и корни?
Почему оси первых растений стали расти вверх?
Что мешало осям первых растений падать на землю?
Зачем растению нужны листья?
Какие три исторических способа образования листьев вы можете назвать?1.4. Ткани растений
Растения состоят из большого числа клеток. Эти клетки, вообще говоря, разные
(рис.). Группы однотипных клеток принято называть ТКАНЯМИ.
У растений выделяют следующие ткани:
1. Образовательная ткань
Клетки образовательной ткани способны к делению. Возникающие при их делении
клетки могут превращаться в клетки других тканей, которые, как правило, не способны к
делению. За счет размножения и роста клеток образовательной ткани происходит рост
растения. Образовательная ткань находится на конце стеблей и корней, в листьях, между
древесиной и лубом. Она мягкая и нежная и может повреждаться. Поэтому на конце 5
стеблей и корней она прикрыта клетками покровной ткани.
2. Покровная ткань
Покровная ткань покрывает поверхность стеблей, листьев и корней. Она образует
плотный слой клеток, защищающий внутренние части растения. В покровной ткани
листьев (у травянистых растений – и стеблей) находятся устьица, через которые
испаряется вода. Устьица могут открываться и закрываться.
3. Фотосинтезирующая ткань
Фотосинтезирующая ткань состоит из клеток, содержащих большое число
ХЛОРОПЛАСТОВ – частиц, в которых происходит фотосинтез. Клетки этой ткани
находятся под слоем покровной ткани в листьях, а у травянистых растений и стеблях.
4. Проводящая ткань
По проводящей ткани вода с растворенными солями азота и фосфора идет из корня
в стебель и листья, а раствор органических веществ, образовавшихся при фотосинтезе, из
листьев в стебель и корень.
Вода поднимается вверх по ДРЕВЕСИНЕ. У Плаунообразных, Хвощеобразных,
Папоротникообразных и некоторых Голосеменных древесина состоит из отдельных
сильно вытянутых в длину клеток, внутреннее содержимое которых сообщается между
собой. У части Голосеменных и Покрытосеменных клетки древесины отмирают, границы
между мертвыми клетками, расположенными выше и ниже по отношению друг к другу,
разрушаются и образуются длинные трубки, по которым вода поднимается достаточно
быстро.
Раствор органических веществ опускается вниз по клеткам ЛУБА. Клетки луба
живые, вытянутые, их внутреннее содержимое сообщается друг с другом.
А весною, перед распусканием листьев, в ветви по древесине поступает запас
органического вещества, образовавшегося осенью в корнях.
Между древесиной и лубом расположены клетки образовательной ткани –
КАМБИЯ. В результате деления клеток камбия возникают клетки, из которых образуется
древесина и луб. У других растений клетки образовательной ткани (ПРОКАМБИЯ)
непосредственно превращаются в древесину и луб.
У Мохообразных проводящей ткани нет.
У растений есть и некоторые другие ткани.Вопросы
Какие ткани имеются в составе растений?
Где находится образовательная ткань и какую роль она играет в растении?
Где находится покровная ткань и какую роль она играет в растении?
Где находится фотосинтезирующая ткань и какую роль она играет в растении?
Где находится проводящая ткань и какую роль она играет в растении?
Какую роль в растениях играет древесина?
Какую роль в растении играет луб?
Из чего образуются древесина и луб?
У всех ли растений имеется проводящая ткань?
6
Вопросы для любителей подумать
Что такое «березовый сок»? Откуда, куда и по какой части березы он двигается?
1.5. Вегетативные органы растений
У растений мы можем увидеть самые разные органы: стебель, корень, лист,
спорангий, семя, шишку, цветок, пестик, тычинку, плод, клубень, луковицу, кочан и т.д.
Для того чтобы понять, как устроено растение, мы должны разобраться, какие органы из
каких образуются.
ВЕГЕТАТИВНЫЕ ОРГАНЫ растений – это органы, не связанные непосредственно
с размножением. Их главная задача: обеспечивать растение всем необходимым и
поддерживать форму тела. А ГЕНЕРАТИВНЫЕ ОРГАНЫ – это органы, с помощью
которых растение размножается.
У растений выделяют два главных вегетативных органа: ПОБЕГ и КОРЕНЬ.
Побег – это СТЕБЕЛЬ с ЛИСТЬЯМИ. Он развивается из ПОЧКИ, которая
закладывается между листом и стеблем или же на конце стебля. Отдельный лист из почки
никогда не развивается.
В большинстве случаев стебель поднимается вверх, но у некоторых растений
стебель или его часть может лежать на земле. Такой стебель называется КОРНЕВИЩЕМ.
У большинства растений основными органами фотосинтеза являются листья. Но у
некоторых растений, например у кактуса, листья очень маленькие и бесцветные. Зеленого
хлорофилла они не содержат и поэтому фотосинтез в них не идет. У кактусов фотосинтез
происходит в стеблях.
Некоторые растения потеряли способность к фотосинтезу и стали питаться
органическим веществом почвы или перешли к паразитированию на других растений. Эти
растения потеряли зеленую окраску, но, как правило, сохранили стебель и листья.
У некоторых растений, например у картофеля, образуются КЛУБНИ. Клубень – это
видоизмененный побег, в котором находится большой запас топлива и строительного
материала, а также почки. Во влажном и теплом погребе находящиеся в клубнях почки
прорастают и дают побеги.
Наличие в клубне почек доказывает нам, что клубень – это видоизмененный побег.
Видоизмененным побегом являются также луковица и кочан. Они используются для
запасания топлива и строительного материала.
А вот у моркови и свеклы топливо и строительный материал запасаются в корнях.У этих растений мы едим корни.
У одних растений мы можем выделить ГЛАВНЫЙ КОРЕНЬ и отходящие от него
боковые корни. В этом случае говорят, что у растения имеется СТЕРЖНЕВАЯ КОРНЕВАЯ
СИСТЕМА. А у других растений главный корень выделить не удается – имеется много
почти одинаковых корней. В таких случаях говорят о МОЧКОВАТОЙ КОРНЕВОЙ
СИСТЕМЕ.
Корень так же, как стебель, растет своим кончиком. Для защиты нежных клеток
образовательной ткани этот кончик покрыт плотным КОРНЕВЫМ ЧЕХЛИКОМ.
У Мохообразных побегов нет. Так же, как и корней. Нет побега и у
Плаунообразных: у них есть стебель, но листья их образовались совершенно другим
путем. Между листом и стеблем Плаунообразных почек никогда не бывает. 7
Вопросы
Какие органы относятся к вегетативным?
Какие органы относятся к генеративным?
Что развивается из почки: побег или лист?
Из какого органа образуется корневище?
Из какого органа образуется клубень?
Почему мы считаем, что клубень картофеля – это побег?
Из какого органа образуется луковица?
У всех ли растений есть побеги?
У всех ли растений есть корни?
Чем стержневая корневая система отличается от мочковатой?
Зачем нужен корневой чехлик?
Вопросы для любителей подумать
Что такое «глазки» у картофеля?
У каких еще растений кроме лука есть луковица?
Что мы едим у петрушки?
2. Жизненные циклы и размножение
2.1. Жизненный цикл растений
С первого взгляда кажется, что разные растения размножаются по-разному. У ели и
березы имеются семена, а папоротники семян не образуют. Однако же за большими
внешними различиями в размножении разных растений лежит единый для всех растений
ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ.
Жизненный цикл всех растений начинается с ОПЛОДОТВОРЕННОЙ
ЯЙЦЕКЛЕТКИ, ядро которой по-научному именуется ЗИГОТОЙ. Это очень крупная
клетка, обладающая ядром, несущим ДВА ЭКЗЕМПЛЯРА НАСЛЕДСТВЕННЫХ
ЗАДАТКОВ. Из оплодотворенной яйцеклетки вырастает многоклеточное ВЗРОСЛОЕ
РАСТЕНИЕ; ядро каждой клетки этого растения несут те же ДВА экземпляра
наследственных задатков. Эти ядра образуются в результате МИТОЗОВ (см. «Введение в
биологию»), т.е. делений ядра, при котором число экземпляров наследственных задатков
не изменяется.На взрослом растении образуются СПОРЫ. Они ОДНОКЛЕТОЧНЫЕ. В отличие от
спор большинства протистов споры растений не имеют жгутиков. Они им и не нужны:
жгутики хороши для того, чтобы передвигаться в воде, а летать по ветру они никак не
помогают. В ядре споры имеется не два, а ОДИН ЭКЗЕМПЛЯР наследственных задатков.
Ядра спор образуются в результате МЕЙОЗОВ, т.е. делений ядра, при которых число
экземпляров наследственных задатков уменьшается в два раза.
Споры растений образуются в специальных органах – СПОРАНГИЯХ.
Из одноклеточной споры вырастает многоклеточный ЗАРОСТОК. Его ядра также
несут ОДИН экземпляр наследственных задатков и образуются, естественно, в результате
митозов.
А затем на всех или на части заростков образуются крупные и неподвижные 8
ЖЕНСКИЕ ПОЛОВЫЕ КЛЕТКИ, или ЯЙЦЕКЛЕТКИ. Их ядро несет ОДИН экземпляр
наследственных задатков. Чтобы яйцеклетка превратилась в ОПЛОДОТВОРЕННУЮ
ЯЙЦЕКЛЕТКУ, ее ядро должно слиться с ядром, полученным от другого родителя. Такое
слияние двух ядер, пришедших от разных родителей, называется, как мы помним,
ОПЛОДОТВОРЕНИЕМ.
Чтобы ядра слились, ядро, пришедшее от другого родителя, должно как-то
оказаться в яйцеклетке. У растений эта проблема решается двумя способами. У одних
растений ядро от другого родителя доставляет МУЖСКАЯ ПОЛОВАЯ КЛЕТКА, или
СПЕРМАТОЗОИД, которая двигается с помощью жгутиков. Ядро сперматозоида
оказывается в яйцеклетке после того, как сперматозоид и яйцеклетка сливаются.
Недостаток сперматозоида заключается в том, что он двигается с помощью
жгутика. Это возможно только в воде, а вода в нужное время не всегда бывает. Поэтому у
наиболее высокоразвитых растений СПЕРМАТОЗОИДЫ не образуются, а ядро
впрыскивается в яйцеклетку из другого заростка.
После оплодотворения образуется ОПЛОДОТВОРЕННАЯ ЯЙЦЕКЛЕТКА, в ядре
которой присутствует два набора наследственных задатков, и все начинается сначала.
Таким образом, у растений можно выделить пять стадий ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА:
оплодотворенная яйцеклетка, взрослое растение, споры, заросток, половые клетки.
Растение одноклеточно на стадиях оплодотворенной яйцеклетки, спор и половых клеток и
многоклеточно на стадии взрослого растения и заростка. Растение имеет в ядрах два
набора наследственных задатков на стадии оплодотворенной яйцеклетки и взрослого
растения и один набор наследственных задатков на стадиях споры, заростка и половых
клетках.
Так выглядит жизненный цикл любого растения.
Вопросы
Сколько наборов хромосом содержится в ядрах:
а) спор;
б) заростков;
в) половых клеток;
г) оплодотворенной яйцеклетки;
д) взрослых растений?
Какие стадии жизненного цикла растений одноклеточны, а какие – многоклеточны?
Есть ли в жизненном цикле растений многоклеточная стадия с одним наборомхромосом?
Может ли в ядре оплодотворенной яйцеклетки быть 7 хромосом? 10 хромосом?
Может ли в ядре споры быть 7 хромосом? 10 хромосом?
Есть ли жгутики у спор растений? Если нет, то почему?
У всех ли растений есть сперматозоиды?
Оплодотворение – это слияние двух клеток или двух ядер? Почему вы так думаете?
2.2. Чем жизненный цикл животных
отличается от жизненного цикла растений
У животных жизненный цикл проще, чем у растений. У них нет ни спор, ни 9
заростков, а половые клетки образуются прямо на взрослом животном. Ядро половых
клеток образуется не в результате митоза, а в результате мейоза, точно так же, как
образуются ядра спор у растений.
У всех животных чужое ядро доставляется в яйцеклетку с помощью сперматозоида.
Таким образом, у животных один набор наследственных задатков имеется только в
ядрах половых клеток.
Животные могут быть обоеполыми и раздельнополыми. У обоеполых животных
один и тот же организм образует и женские и мужские половые клетки; у раздельнополых
животных имеются САМЦЫ, которые образуют только мужские половые клетки, и
САМКИ, которые образуют только женские половые клетки.
Вопросы
Чем отличается жизненный цикл животных от жизненного цикла растений?
У кого жизненный цикл проще – у животных или у растений?
Может ли в ядрах половых клеток животного быть 17 хромосом? 20 хромосом?
В ядрах клеток печени 20 хромосом. Сколько хромосом в ядрах клеток стенок
кровеносных сосудов?
В ядре яйцеклетки 8 хромосом. Сколько хромосом в ядре клетки печени?
Поспорили Иван Иванович с Иваном Никифоровичем. Иван Никифорович считал,
что у обоеполых животных есть мужские и женские половые клетки, а Иван Никифорович
считал, что у обоеполых животных клетки среднего пола. Кто из них прав?
2.3. Раздельнополость у растений
Имеет ли смысл говорить об обоеполых и раздельнополых растениях? Да, имеет.
Но для растений это понятие становится куда более сложным. Ибо у растений существуют
ДВА УРОВНЯ раздельнополости.
Раздельнополость первого уровня связана с тем, что яйцеклетки и сперматозоиды
(или впрыскиваемые ядра) развиваются НА РАЗНЫХ ЗАРОСТКАХ. Заростки, на которых
развиваются только яйцеклетки, называются ЖЕНСКИМИ ЗАРОСТКАМИ, заростки, на
которых развиваются только сперматозоиды (или впрыскиваемые ядра), называются
МУЖСКИМИ ЗАРОСТКАМИ.
Если яйцеклетки и сперматозоиды развиваются на одних и тех же заростках, то
такие заростки называют ОБОЕПОЛЫМИ. У растений с обоеполыми заросткамивпрыскивания ядер в яйцеклетку не бывает никогда: чужое ядро в яйцеклетку всегда
доставляет сперматозоид.
Заростки развиваются из спор. При этом споры, из которых развиваются женские
заростки, бывают значительно крупнее спор, из которых развиваются мужские заростки.
Поэтому растения с обоеполыми заростками принято называть РАВНОСПОРОВЫМИ, а
растения с женскими и мужскими заростками – РАЗНОСПОРОВЫМИ.
Споры, из которых развиваются женские заростки, называются МЕГАСПОРАМИ;
споры, из которых развиваются мужские заростки – МИКРОСПОРАМИ. Органы, в
которых образуются споры, называются СПОРАНГИЯМИ.
Мегаспоры и микроспоры образуются в разных спорангиях. Исключением является
ископаемое растение Баринофитон, у которого и мегаспоры и микроспоры были найдены 10
в одном спорангии. Спорангии, в котором развиваются мегаспоры, называются
МЕГАСПОРАНГИЯМИ, спорангии, в котором развиваются микроспоры –
МИКРОСПОРАНГИЯМИ. В микроспорангиях развивается много спор, а в
мегаспорангиях – мало (нередко всего одна).
Раздельнополость второго уровня связана с тем, что мега- и микроспоры
развиваются на разных растениях. Растения раздельнополые на втором уровне называют
ДВУДОМНЫМИ (мега- и микроспоры образуются в «разных домах»).
Растение может быть раздельнополым на первом уровне (разноспоровым) и
обоеполым на втором.
Вопросы
В чем различие женских и мужских заростков?
У всех ли растений имеются женские и мужские заростки?
В ядрах женского заростка 8 хромосом. Сколько хромосом в ядрах мужского
заростка того же растения?
Может ли двудомное растение иметь обоеполые заростки?
Могут ли мега- и микроспоры образовываться в одном спорангии?
Может ли в мегаспорангии развиваться всего одна мегаспора?
Может ли в микроспорангии развиваться всего одна микроспора?
Какие заростки у животных – обоеполые или раздельнополые?
Чем различаются однодомные и двудомные растения?
2.4. Где развиваются заростки?
У более древних и просто устроенных растений все споры выпадают из спорангия,
падают на землю или уносятся ветром. Заростки вырастают на земле, и здесь же
происходит оплодотворение. Такие растения принято называть СПОРОВЫМИ
РАСТЕНИЯМИ.
Равноспоровым растениям это удобно: если поблизости не окажется второго
заростка, ядро в яйцеклетку может принести образовавшийся на этом же заростке
сперматозоид. А для разноспоровых растений возникают трудности: если поблизости не
вырос заросток другого пола, то оплодотворения не произойдет. Поэтому разноспоровые
растения с опадающими спорами встречаются почти исключительно среди водных
растений: сперматозоид может проплыть в воде в поисках яйцеклетки значительно
дальше.Большинство разноспоровых растений пошло по другому пути: у них мегаспора
вообще не выпадает из спорангия, в котором она образовалась. А микроспоры становятся
настолько маленькими и легкими, что не падают на землю, а летят по ветру и иногда
оказываются возле мегаспорангия с мегаспорой внутри. У таких растений образуются
СЕМЕНА, а сами растения, образующие семена, называют СЕМЕННЫМИ
РАСТЕНИЯМИ.
У семенных растений в мегаспорангии развивается единственная мегаспора. Она не
выпадает из мегаспорангия, а в нем же и прорастает, образуя сперва женский заросток, а
затем и яйцеклетку. А рядом с мегаспорангием из прилетевшей издалека микроспоры
вырастает мужской заросток, на котором образуется или сперматозоиды, или трубка, с
помощью которой в яйцеклетку впрыскивается ядро. 11
Здесь же в мегаспорангии чужое ядро проникает в яйцеклетку и происходит
оплодотворение. Из оплодотворенной яйцеклетки развивается многоклеточный
ЗАРОДЫШ РАСТЕНИЯ, а мегаспорангий со всем содержимым превращается в СЕМЯ.
По-видимому, вначале на землю падал мегаспорангий с прорастающей мегаспорой;
при этом встреча с микроспорой и оплодотворение происходили на земле. Такое
встречается у древнего семенного растения Гинкго. В дальнейшем мегаспорангий вообще
перестал падать с ветки и все процессы, ведущие к образованию семени, происходили
прямо на дереве. А на землю падало семя со зрелым зародышем.
У Гинкго на мужском заростке образуются сперматозоиды, которые плывут к
женскому заростку и доставляют таким образом необходимое для оплодотворения ядро.
Это возможно лишь в том случае, когда между женским и мужским заростком находится
вода. Большинство же семенных растений научилось обходиться без сперматозоидов. У
этих растений от мужского заростка к женскому растет ПЫЛЬЦЕВАЯ ТРУБКА, через
которую в будущее семя впрыскивается ядро. Жидкая вода для этого не нужна.
Для летящих к женскому заростку микроспор (или начинающих прорастать
маленьких мужских заростков) в ботанике употребляют термин ПЫЛЬЦА.
Семя прорастает, и из зародыша развивается многоклеточный организм. Но до того
как прорасти, семя может довольно долго находиться в состоянии покоя. При этом
снижаются потребности семени в энергии, замедляется дыхание, семя может почти
высохнуть. Но когда приходит пора прорастания, семя набухает (засасывает воду) и
начинает интенсивно дышать.
Семя многоклеточно, причем в состав семени входят клетки с ядрами совершенно
разного происхождения. Внутри семени расположен зародыш нового растения. В его
ядрах два набора наследственных задатков. Вокруг зародыша женский заросток с одним
набором наследственных задатков. У Покрытосеменных на женском заростке образуется
ЭНДОСПЕРМ, чьи ядра несут три набора наследственных задатков. Эти ядра
образовались в результате многократных делений (митозов) из ядра, возникшего в
результате ДВОЙНОГО ОПЛОДОТВОРЕНИЯ, т.е. слияния двух ядер женского заростка и
одного ядра, впрыснутого из мужского заростка. Вокруг женского заростка клетки стенок
мегаспорангия, т.е. часть материнского организма, ядра которого имеют два набора
хромосом. Есть основание считать, что снаружи к мегаспорангию, образующему семя,
когда-то приросло еще несколько мегаспорангиев, в которых перестали образовываться
споры.Таким образом, семя представляет собой окруженную оболочкой "матрешку",
внутри которой находится зародыш нового растения.
Семя не способно к фотосинтезу и поэтому, пока оно находится на материнском
растении, в нем создается запас строительного материала и топлива для прорастания. У
одних растений этот запас лежит в самом зародыше, у других – в женском заростке или в
образующемся из него эндосперме, у третьих – в стенке мегаспорангия.
Вопросы
Бывают ли у споровых растений мегаспоры и микроспоры?
Почему разноспоровые растения с опадающими спорами живут преимущественно
в воде? 12
Сколько мегаспор образуется в мегаспорангии семенных растений?
Может ли семя развиваться не на дереве, а на земле? У каких растений это бывает?
Что такое пыльца?
Чем размножение Гинкго отличается от размножения других семенных растений?
Чем пыльцевая трубка лучше сперматозоидов?
Какие части семени вы можете назвать?
Сколько наследственно разных ядер имеется в семени?
Сколько наборов наследственных задатков имеют ядра эндосперма?
Как образуются ядра эндосперма?
Какие структуры в семени являются частью материнского растения?
Где в семенах может находиться запас топлива и строительного материала?
Вопросы для любителей подумать
У семенных растений мегаспора не выпадает из мегаспорангия? Чем это может
быть полезно?
Чем развитие семени на дереве эффективнее развития семени на земле?
Как с помощью опыта определить, нужен ли для прорастания семени свет?
Как с помощью опыта определить, нужна ли для прорастания семени вода?
2.5. Где располагаются спорангии?
У самых древних ныне вымерших растений спорангии располагались поодиночке
на концах осей. Приподнятый над землей конец оси – весьма удобное место:
вываливающиеся споры может подхватить ветер и унести достаточно далеко. У просто
устроенных растений спорангии развивались на концах обычных осей, а у более
совершенных – появились специальные укороченные оси, на конце которых сидели
спорангии. А у еще более совершенных растений спорангии стали развиваться на
поверхности плоских чешуй, напоминающих листья, но отличающихся от них и по
строению, и по происхождению. Эти чешуи называют СПОРОФИЛЛАМИ. Спорофиллы,
на которых сидят мегаспорангии, называются МЕГАСПОРОФИЛЛАМИ, спорофиллы, на
которых развиваются микроспорангии, - МИКРОСПОРОФИЛЛАМИ.
Несколько расположенных рядом на стебле спорофиллов образуют
СПОРОНОСНЫЙ КОЛОСОК. Если в состав спороносного колоска входят только
мегаспорофиллы, то его называют МЕГАСПОРОНОСНЫМ КОЛОСКОМ, если толькомикроспорофиллы – МИКРОСПОРОНОСНЫМ КОЛОСКОМ. Спороносный колосок,
имеющий и мега- и микроспорофиллы, называется ОБОЕПОЛЫМ.
В некоторых случаях, например у папоротников, спорангии не сидят на
спорофиллах, а находятся на поверхности обычных листьев.
У семенных растений микроспорофиллы с сидящими на них микроспорангиями
называются ТЫЧИНКАМИ; в тычинках образуется пыльца. Пыльца – это микроспоры,
нередко еще в тычинках начинающие прорастать в заростки. Тычинки Голосеменных
находятся в мужских спороносных колосках, а тычинки Покрытосеменных – в цветках.
У Голосеменных растений (сосна, ель, лиственница) мегаспорангии (из которых
образуются семена) лежат открыто, в то время как у Покрытосеменых (береза, ромашка и
т.д.) края мегаспорофилла срастаются, образуя замкнутую камеру, в которой развиваются 13
семена. У Покрытосеменных мегаспорофиллы принято называть ПЛОДОЛИСТИКАМИ.
Не исключено, что в состав плодолистика вошел не только мегаспорофилл, но и другие
части растений.
Плодолистик со сросшимися краями, содержащий внутри одно или несколько
семян, образует ПЕСТИК. Если пестик образовался из одного плодолистика, то его
называют ПРОСТЫМ ПЕСТИКОМ, если из нескольких сросшихся плодолистиков, то
СЛОЖНЫМ ПЕСТИКОМ.
Пестик находится в ЦВЕТКЕ. У одних растений в цветке неопределенно большое
число пестиков, а в других – небольшое и строго определенное (например, 5). У многих
Покрытосеменных в цветке только один пестик.
После отцветания цветка из пестика с семенами образуется ПЛОД. У одних
растений в цветке образуется несколько и даже много плодов, а в других – только один.
Вопросы
Где располагались спорангии у древнейших растений?
Что такое спорофилл?
Является ли спорофилл листом?
Что такое мегаспорофилл и микроспорофилл?
Что такое спороносный колосок?
Что такое тычинка?
Где находятся тычинки Голосеменных?
Где находятся тычинки Покрытосеменных?
Что такое плодолистик?
Что такое пестик и из чего он образуется?
Чем отличается сложный пестик от простого?
Из чего образуется плод?
Вопросы для любителей подумать
Можно ли считать шишку сосны женским спороносным колоском?VI. РАЗНООБРАЗИЕ СПОРОВЫХ И
ГОЛОСЕМЕННЫХ РАСТЕНИЙ.
Растения делятся на 9 отделов:
1. Риниофиты.
2. Зостерофиллофиты.
3. Псилотофиты.
4. Мохообразные.
5. Плаунообразные.
6. Хвощеобразные.
14
7. Папоротникообразные.
8. Голосеменные.
9. Покрытосеменные.
Все представители двух первых отделов давно (около 400 млн лет назад) вымерли.
Представители всех остальных отделов существуют и поныне.
1. Риниофиты, Зостерофиллофиты, Псилотофиты.
Представители отдела Риниофитов (рис.) жили и вымерли около 400 млн лет назад.
Они представляли собой лежащие на земле и приподнимающиеся вверх оси. На концах
осей располагались спорангии, где образовывались споры. Риниофиты (также как
Зостерофиллофиты) были, по-видимому, равноспоровыми растениями. У некоторых
Риниофитов происходило слияние веточек и расположенных на их конце спорангиев в
единый СЛОЖНЫЙ СПОРАНГИЙ.
Корней и листьев у Риниофитов не было. От лежащих на земле осей в почву шли
выросты клеток, с помощью которых растения получали воду и минеральные соли.
Зостерофиллофиты (рис.) чуть моложе Риниофитов. Но и они давно вымерли.
Зостерофиллофиты отличались от Риниофитов тем, что их спорангии располагались на
концах сильно укороченных боковых осей. Большое количество таких укороченных осей
собиралось вблизи от верхушки большой оси, образуя СПОРОНОСНЫЙ КОЛОСОК.
Корней и листьев у Зостерофиллофитов не было.
Как были устроены заростки Риниофитов и Зостерофиллофитов науке не известно.
В отличие от двух предыдущих отделов Псилотофиты существуют и ныне. Хотя
число их видов, по-видимому, немногим больше 10. У Псилотофитов нет корней; вода и
минеральные соли поступают из почвы через выросты клеток корневища. Корневище
может не только лежать на земле, но и углубляться под землю. А вот листья у
Псилотофитов есть. Они образовались из выростов на оси, так же, как и листья Плаунов.
Псилотофиты – равноспоровые растения. Сложные спорангии Псилотофитов сидят
на очень коротких веточках на боковых поверхностях осей. Заросток Псилотофитов – это
небольшая бурая ось, лежащая на поверхности земли. К фотосинтезу заросток не способен
и питается с помощью гриба, с которым срастается. На поверхности заростка образуются
мужские и женские половые клетки.
Наиболее распространенным представителем отдела является Псилот (рис.). Это
растение разводят в Японии, жители которой ценят его за красоту.Вопросы
Живут ли сегодня на Земле представители отделов Риниофитов,
Зостерофиллофитов, Псилотофитов?
Есть ли у Риниофитов, Зостерофиллофитов и Псилотофитов листья?
Есть ли у Риниофитов, Зостерофиллофитов и Псилотофитов корни?
Где располагались спорангии Риниофитов?
Где располагались спорангии Зостерофиллофитов?
Где располагаются спорангии Псилотофитов?
2. Плаунообразные
15
Плаунообразные имеют стебель, листья и корни. Хотя листья Плаунообразных по
своему строению и происхождению не такие, как у большинства других растений. Эти
листья образовались из выростов на осях (у более высокоразвитых растений листья
образовались из боковых веточек).
У современных Плаунообразных сохраняется самый простой способ ветвления
стебля: разделение на две не слишком сильно отличающихся ветви. Правда, одна из ветвей
оказывается обычно длиннее. Но принципиального различия между главным стеблем и
боковыми ветвями нет.
Современные Плаунообразные имеют довольно небольшой размер (рис.).
Плаунообразные, растущие в сухих местах, равноспоровые, во влажных местах – обычно
разноспоровые. В хвойных лесах средней полосы России можно встретить несколько
видов Плаунов (рис.). Они растут очень медленно и поэтому их нельзя рвать: новый плаун
на месте сорванного вырастет очень нескоро.
Во влажной тундре растет маленькое Плаунообразное – селягинелла.
Плауны – равноспоровые, а у селагинеллы есть мужские и женские заростки.
В далеком прошлом, в каменноугольном периоде Палеозойской эры на земле росли
гигантские, высотой до 30 м, Лепидодендроны. Они тоже принадлежали к
Плаунообрназным. Лепидодендроны, по-видимому, росли в болотах; отмирая и
наслаиваясь друг на друга, они постепенно превращались в каменный уголь. Несколько
позже на болотах обитали другие гигантские Плаунообразные – сигиллярии.
В отличие от современных Плаунообразных гигантские Плаунообразные далекого
прошлого имели главный ствол: иначе они бы не могли достигать столь крупных размеров.
Однако же веточки на вершине Лепидодендронов и Сигиллярий разделялись надвое.
На конце веточек Плаунообразных мы можем увидеть тесно сближенные чешуи со
спорангиями на них. Такие структуры называют СПОРОНОСНЫМИ КОЛОСКАМИ.
Вопросы
Есть ли у Плаунообразных стебель?
Как ветвятся Плаунообразные?
Есть ли у Плаунообразных корни?
Есть ли у Плаунообразных листья?
Чем различаются листья Плаунообразных и более высокоразвитых растений?
У представителей какого отдела листья образовались так же, как у Плаунообраз-
ных?Есть ли среди Плаунообразных разноспоровые организмы?
Откуда в земле взялся каменный уголь?
Был ли у ископаемых Плаунообразных главный ствол?
Вопросы для любителей подумать
Плауны, Селагинеллы, Лепидодендроны и Сигиллярии – это равноспоровые или
разноспоровые растения? Почему вы так думаете?
3. Хвощеобразные
Хвощеобразные, так же, как и Плаунообразные, имеют корни, стебли и листья.
16
Однако же листья Хвощеобразных имеют совершенно другое происхождение. Это оси,
переставшие ветвиться и ставшие плоскими.
У вымершего Хвощеобразного Гиении листья... ветвятся (рис.) совершенно так же,
как должны ветвиться оси. Это достаточно ясно показывает нам, что листья
Хвощеобразных возникли из веточек.
У большинства Хвощеобразных можно четко выделить поднимающиеся вверх
главный стебель и боковые ветви. Листья на главном стебле обычно располагаются
кругами, а боковые ветви отходят от основания листа. У Хвощеобразных появляется такая
структура, как ПОБЕГ. Побег – это стебель с листьями, развивающийся из почки. Почка
образуется в месте, где от стебля отходит лист. Когда вырастет новый побег, между
стеблем и листьями опять образуются почки. И все начнется сначала.
Запомните: Из почки образуется не лист, а побег, т.е. стебель с листьями!
Главный стебель Хвощеобразного растения (вместе с сидящими на нем листьями) –
это тоже побег. Он вырастает из почки лежащего под землей стебля, называемого
КОРНЕВИЩЕМ.
Для Плаунообразных понятие «побег» не имеет смысла. У них между стеблем и
листьями никогда не образуется почек, из которых развиваются побеги.
На концах стеблей Хвощеобразных мы можем увидеть спороносные колоски со
спорангиями. Чешуи, на которых расположены спорангии, и обычные листья имеют, по-
видимому, разное происхождение.
Современные и подавляющее большинство вымерших Хвощеобразных –
равноспоровые растения. Правда, у них иногда развиваются мужские и женские заростки.
Все современные Хвощеобразные принадлежат к роду Хвощ, включающему
большое количество видов (некоторые из них изображены на рис.). В далеком прошлом, в
Каменноугольном периоде, существовали гигантские Хвощеобразные. Их остатки
превратились в каменный уголь.
Вопросы
Есть ли у Хвощеобразных корни?
Есть ли у Хвощеобразных листья?
Чем различаются листья Хвощеобразных и Плаунообразных?
О чем свидетельствует ветвление листьев Гиении?
Есль ли у Хвощеобразных резко различающийся главный стебель и боковые ветви?
Что такое побег?4. Папоротникообразные
У Папоротникообразных реализовался третий способ образования листьев: между
ветвящимися осями возникла пластинка (иногда сплошная, а во многих случаях,
например, у большинства папоротников средней полосы России – несплошная).
Стебель большинства Папоротникообразных лежит на земле или под землей, а
листья отходят вверх. От стебля вглубь земли отходят корни. Спорангии расположены, как
правило, на нижней стороне листьев. Большинство Папоротников – равноспоровые
растения, но некоторые водные папоротники – разноспоровые.
Немало Папоротникообразных встречается в экваториальных лесах. Их стебли
вьются по деревьям, используя деревья, как опору. 17
Ископаемые Папоротникообразные, жившие в далеком прошлом, превратились в
каменный уголь.
Вопросы
Как образовались листья Папоротникообразных?
Чем принципиально отличаются листья Папоротников от листьев Хвощей?
Где находится стебель у обычных в нашей местности Папоротников?
Где у Папоротников располагаются спорангии?
Есть ли у Папоротников спороносные колоски?
Вопросы для любителей подумать
Можно ли увидеть в листьях цветковых растений веточки их предков?
5. Мохообразные
У Плаунообразных, Хвощеобразных, Папоротникообразных заросток намного
меньше взрослого растения и, как правило, не способен к фотосинтезу. А у Мохообразных
– наоборот. Зеленые растеньица мха – это заростки, на вершине которых образуются
половые клетки.
После слияния мужской и женской половых клеток и следующего за ним
оплодотворения вырастают взрослые растения с двойным набором наследственных
задатков –это коробочка на ножке. В коробочке образуются споры. Ядра спор образуются
путем мейоза.
Строение мхов различно. Некоторые из них, например маршанция, представляют
собой лежащие на земле ПЛАСТИНКИ. У других мы можем увидеть нечто,
напоминающие листья и стебель. Но это чисто внешнее сходство: стеблей и листьев у
мхов нет; так же, как и корней. Нет внутри мхов и проводящих пучков из древесины и
луба. Поэтому мхи не могут поднимать воду на сколько-нибудь значительную высоту. В
результате мхи очень низкие, хотя и способны к неограниченному росту в высоту. Но воды
для такого роста не хватает.
Способность к неограниченному росту в высоту реализуется, например, у Сфагну-
ма, который может удерживать в своем теле огромные количества воды. Плотные заросли
Сфагнума мешают дождевой воде испаряться или стекать. В результате образуется ВЕР-
ХОВОЕ БОЛОТО, пополняемое дождевой водой. В верховом болоте сфагнум медленно,но неуклонно, растет вверх, а его нижние части отмирают и сгнивают, образуя торф.
Верховое болото пополняется дождевой водой, в которой практически нет
минеральных солей. Поэтому расти на болоте очень трудно. И именно на верховых
болотах мы можем встретить растения, питающиеся насекомыми (росянку, жирянку и
т.д.). Органическое вещество, содержащееся в насекомых, растениям не нужно – они и
сами могут фотосинтезировать. Но зато очень нужны содержащиеся в насекомых
вещества, из которых можно получить минеральные соли, необходимые для превращения
образовавшегося в результате фотосинтеза топлива в строительный материал.
Помимо типичных Мхов к Мохообразным относятся так называемые Печеночники.
В отличие от Мхов формой тела Печеночников является лежащая на земле многослойная
пластинка, способная к неограниченному росту. Ядра клеток пластинки имеют один набор 18
наследственных задатков. Жизненный цикл Печеночников устроен так же, как и
жизненный цикл настоящих Мхов.
Вопросы
Где происходит оплодотворение у мхов?
Сколько наборов наследственных задатков в ядрах зеленых растеньиц мха?
Сколько наборов наследственных задатков в ядрах ножки, к которой прикреплена
коробочка?
Сколько наборов наследственных задатков в спорах мха?
Почему мхи такие низкие?
Как образуется верховое болото?
Зачем росянке нужно есть насекомых?
Чем Печеночники отличаются от настоящих Мхов?
6. Голосеменные растения
К отделу Голосеменных относятся такие растения, как сосна, ель, пихта,
можжевельник, кипарис. От других растений они отличаются тем, что, с одной стороны,
имеют СЕМЕНА, а с другой стороны, эти семена не спрятаны в ПЛОДОЛИСТИКЕ, а
лежат открыто на МЕГАСПОРОФИЛЛАХ (или на других частях растения). У сосны и ели
семена лежат на чешуях в шишках.
Помимо хорошо известных нам хвойных растений к Голосеменным относятся
растущие в теплых странах Саговниковые, Гингко и т.д. Известно также очень много
вымерших Голосеменных.
Семена образуются из СЕМЕЗАЧАТКОВ. Основу семезачатка составляет
МЕГАСПОРАНГИЙ, к которому прирастает ещё несколько видоизмененных
мегаспорангиев, потерявших способность образовывать споры и превратившиеся в
оболочки семени.
У семенных растений в мегаспорангии развивается единственная мегаспора. Эта
мегаспора не выпадает из мегаспорангия. Здесь же в мегаспорангии она прорастает,
образуя многоклеточный женский заросток. На женском заростке образуется женская
половая клетка, ядро которой сливается с ядром, пришедшим из мужского заростка. После
оплодотворения развивается зародыш и образуется ЗРЕЛОЕ СЕМЯ.
У Гинкго на землю нередко падают не зрелые семена, а семезачатки (т.е.мегаспорангии). Здесь же на земле происходит образование женского заростка,
оплодотворение и развитие зародыша. У всех других современных Голосеменных
образование женского заростка, оплодотворение и развитие зародыша происходит на
материнском растении.
У Гинкго и Саговниковых имеются сперматозоиды, доставляющие ядро из
мужского заростка к женскому. У хвойных растений сперматозоидов нет – ядро из
мужского заростка впрыскивается в семя через ПЫЛЬЦЕВУЮ ТРУБКУ.
Микроспоры (пыльца) у Голосеменных образуются в ТЫЧИНКАХ. Тычинки
представляют собой микроспорофиллы с микроспорангиями, собранные в
микроспороносные колоски. Пыльца у Голосеменных, как правило, переносится ветром.
У части Голосеменных (Гинкго, Саговники) семена образуются на 19
мегаспорофиллах в мегаспороносных колосках. У других Голосеменных, в частности, у
хорошо известных всем нам Хвойных, семена развиваются в ШИШКАХ.
Шишка – это очень интересная структура. Семена в шишках лежат на поверхности
СЕМЕННЫХ ЧЕШУЙ. Помимо семенных чешуй, в шишках есть ещё и кроющие чешуи.
Семенная чешуя вырастает между осью шишки и КРОЮЩЕЙ ЧЕШУЕЙ. Ось
шишки – это, очевидно, стебель, кроющая чешуя – лист. А между стеблем и листом, как
мы знаем, вырастает не лист и не спорофилл, а побег. Следовательно, семенная чешуя –
это не спорофилл, а побег, на котором когда-то в далеком прошлом были мегаспорофиллы.
На этих мегаспорофиллах семена и сидели. То есть, семенная чешуя – это отдельный
мегаспороносный колосок. В дальнейшем мегаспорофиллы исчезли, а семена
переместились на стебель. Таким образом, шишка возникла в результате срастания
нескольких мегаспороносных колосков.
У живших 250 млн лет назад Кордаитов, родственников Хвойных, на семенных
чешуях сидели мегаспорофиллы с семенами.
Очень интересно растущее в Южной Африке растение Вельвичия (рис.). Её листья
способны к неограниченному росту. Поэтому листья Вельвичии очень длинные и их
концы засыхают.
Все Голосеменные – древесные растения. Трав среди них нет.
Узкая и тонкая хвоя свойственна только представителям класса Хвойные. Листья
саговников похожи на длинные листья Пальм, а у Гинкго и Гнетума листья широкие.
Большинство Хвойных, обитающие в средней полосе России, имеют жесткую
хвою, которую на зиму не сбрасывают. Исключение – лиственница, у которой хвоя мягкая
и зимой опадает.
Систематическое положение наиболее известных из ныне существующих
Голосеменных растений показано в приведенной ниже таблице. (Таблица приведена для
сведения, а не для заучивания.)
Растение Класс Порядок Семейство
Араукария Хвойные Сосновые Араукариевые
Вельвичия Гнетовые Вельвичиевые Вельвичиевые
Гинкго Гинкговые Гинкговые Гинкговые
Гнетум Гнетовые Гнетовые ГнетовыеЕль Хвойные Сосновые Сосновые
Кедр Хвойные Сосновые Сосновые
Кедровая сосна Хвойные Сосновые Сосновые
Кипарис Хвойные Сосновые Кипарисовые
Лиственница Хвойные Сосновые Сосновые
Можжевельник Хвойные Сосновые Кипарисовые
Пихта Хвойные Сосновые Сосновые
Подокарп Хвойные Сосновые Подокарповые
Саговник Саговниковые Саговниковые Саговниковые 20
Секвойя Хвойные Саговниковые Кипарисовые
Секвойядендрон Хвойные Саговниковые Кипарисовые
Сосна Хвойные Сосновые Сосновые
Тис Хвойные Сосновые Тисовые
Туя Хвойные Сосновые Кипарисовые
Эфедра Гнетовые Эфедровые Эфедровые
Некоторые ботаники не признают существования единого отдела Голосеменных и
делят его на 4 отдела: Гинкговидные, Саговниковидные, Хвойные и Гнетовидные.
Вопросы
Чем Голосеменные отличаются от Папоротникообразных?
Чем Голосеменные отличаются от Покрытосеменных?
Где лежат семена у сосны?
Чем интересно формирование семян у Гинкго?
Зачем Саговниковым нужны сперматозоиды?
Зачем сосне нужна пыльцевая трубка?
Чем отличается шишка от женского спороносного колоска?
Из чего образовались семенные чешуи? Почему мы так думаем?
Как могла образоваться шишка Хвойных?
Чем интересна Вельвичия?
Есть ли среди голосеменных травянистые растения?
Чем отличается хвоя сосны от хвои лиственницы?
Чем отличаются листья ели от листьев Гнетума?
Найдите в таблице растения, принадлежащие к семейству Кипарисовых.
Найдите в таблице, какие семейства существуют в порядке Сосновые.
Найдите в таблице растения, принадлежащие к классу Гнетовые.
Вопросы для любителей подумать
Какие древние признаки сохранились у Гинкго?
Какие аргументы в пользу своей точки зрения могут предложить противники
существования единого отдела Голосеменных?VII. ПОКРЫТОСЕМЕННЫЕ РАСТЕНИЯ
1. Отличия Покрытосеменных от Голосеменных
У Покрытосеменных, в отличие от Голосеменных, семена лежат не открыто на
поверхности чешуй, а в камере, образованной свернувшимся и сросшимся краями
ПЛОДОЛИСТИКОМ (рис.). Эта камера защищает семена от высыхания, перегревания,
охлаждения и поедания насекомыми.
Плодолистик или несколько сросшихся плодолистиков образуют ПЕСТИК. Пестик,
образованный одним плодолистиком, называют ПРОСТЫМ ПЕСТИКОМ; пестик,
образованный несколькими сросшимися плодолистиками – СЛОЖНЫМ ПЕСТИКОМ.
21
Нижняя часть пестика, где находятся семена, называется ЗАВЯЗЬЮ.
Кроме того, у Покрытосеменных растений имеется ЦВЕТОК.
Покрытосеменные, несомненно, потомки каких-то древних Голосеменных. Однако
каких именно – неизвестно.
Вопросы
Чем отличаются Покрытосеменные от Голосеменных?
Чем отличается сложный пестик от простого?
Вопросы для любителей подумать
Можно ли считать плодолистик видоизмененным листом?
2. Цветок
Пестик расположен в ЦВЕТКЕ, который имеется только у Покрытосеменных.
Помимо пестика (или нескольких или даже большого количества пестиков) в цветке, как
правило, имеются ТЫЧИНКИ (микроспорофиллы с микроспорангиями) и ЛИСТОЧКИ
ОКОЛОЦВЕТНИКА. Пестики располагаются в центре, листочки околоцветника – по
краям цветка, а тычинки – между пестиками или листочками околоцветника.
По своему происхождению листочки околоцветника можно разделить на 2 группы.
Внутренние листочки околоцветника, исторически образовавшиеся из тычинок,
называются ЛЕПЕСТКАМИ, а наружние, образовавшиеся из окружающих цветок
обычных листьев, – ЧАШЕЛИСТИКАМИ. Лепестки большинства покрытосеменных ярко
окрашены, а чашелистики, как правило, зеленые. Но бывает и по-другому. Так, у
ветреницы лютичной имеются желтые чашелистики, а лепестков нет совсем.
Все находящиеся в цветке лепестки образуют ВЕНЧИК, а все находящиеся в цветке
чашелистики – ЧАШЕЧКУ. Чашечку и венчик вместе называют ОКОЛОЦВЕТНИКОМ.
У некоторых растений в цветках может отсутствовать чашечка или венчик; иногда
может отсутствовать и то, и другое. Бывает и так, что в одних цветках имеются только
пестики, а в других – только тычинки. Но в большинстве случаев в цветках имеются и
пестики, и тычинки, и венчик, и чашечка.
Цветок так же, как и побег, развивается из почки, образующейся между стеблем и
листом. И мы, по всей видимости, можем полагать, что древнейшие цветки представляли
собой побеги, в верхней части которых находились плодолистики с мегаспорангиями,
ниже – тычинки, а еще ниже – обычные листья. Из нижних тычинок образовалисьлепестки, а из обычных листьев – чашелистики. В дальнейшем верхняя часть стебля
такого побега (ее называют ЦВЕТОЛОЖЕМ) сжалась, и плодолистики, тычинки и
листочки околоцветника оказались почти на одной высоте.
Пестики (или пестики, если их несколько), тычинки, лепестки и чашелистики
располагаются у большинства Покрытосеменных растений кругами. Так, в цветке
тюльпана чашелистиков нет; лепестки располагаются в 2 круга по 3 лепестка в каждом;
тычинки тоже располагаются в 2 круга по 3 тычинки в каждом; пестик же у тюльпана
один.
У тех Покрытосеменных, которые сохранили древние признаки, пестики, тычинки
и листочки околоцветника располагаются не кругами, а по спирали вокруг вытянутого
цветоложа; точно так же, как расположены листья на стебле у большинства растений. 22
Вопросы
Какие части имеются в цветке?
Из чего образовались тычинки?
Из чего образовались лепестки?
Из чего образовались чашелистики?
Во всех ли цветках имеется венчик и чашечка?
Какое расположение листочков околоцветника более древнее: кругами или по
спирали?
Что такое цветоложе?
Вопросы для любителей подумать
Можно ли считать цветок обоеполым спороносным колоском?
3. Как мог возникнуть цветок?
Нет сомнений в том, что предками Покрытосеменных растений были
Голосеменные. Но мог ли цветок Покрытосеменных растений возникнуть из спороносного
колоска или шишки Голосеменных.
Проблема заключается в том, что в цветках Покрытосеменных образуются и
мегаспоры (в семезачатках), и микроспоры (в тычинках), а у голосеменных существуют
отдельные спороносные колоски (или шишки) с мегаспорангиями и с микроспорангиями.
В конце XIX в. А.Энглер и Р.Веттштейн сформулировали гипотезу о том, что
первые Покрытосеменные имели образовавшиеся из микроспороносных колосков
МУЖСКИЕ ЦВЕТКИ, в которых были тычинки, но не было пестиков, и образовавшиеся
из мегаспороносных колосков ЖЕНСКИЕ ЦВЕТКИ, в которых были пестики, но не было
тычинок. А затем мужские и женские цветки срослись между собой, и образовался цветок
с тычинками и пестиками. Иными словами, цветок современных Покрытосеменных
образовался в результате срастания цветков древних Покрытосеменных.
Поскольку в цветках современных Покрытосеменных не было обнаружено никаких
следов околоцветников цветков древних Покрытосеменных, стали считать, что цветки
первых Покрытосеменных не имели околоцветника.
Но в начале ХХ в. важное открытие сделали Ч.Бэсси и Х.Галлир. Они нашли
остатки Беннеттитов – вымерших Голосеменных, у которых и мега- и микроспорангиибыли в одном спороносном колоске. Видимо, эти Беннеттиты (или другие подобные им
Голосеменные) и были предками Покрытосеменных. Поэтому цветок Покрытосеменных
изначально был крупным, содержал и тычинки, и пестики, и никакого срастания цветков
не происходило.
В настоящее время этой гипотезы придерживаются большинство ботаников.
Однако возникает вопрос: кто же в этом случае мог быть предком Покрытосеменных
растений, обладавших обоеполыми спороносными колосками? Из всех Голосеменных
обоеполые спороносные колоски имелись только у Беннетитов. Но у них не было
мегаспорофилов, из которых мог образоваться пестик – их семена сидели прямо на
поверхности стебля.
Отечественный ботаник С.В. Мейен выдвинул гипотезу, согласно которой у предков 23
Покрытосеменных, похожих на Беннетитов, семена скачкообразно переместились на
микроспорофиллы, то есть на тычинки. Тычинки с переместившимися семенами потеряли
способность образовывать пыльцу, свернулись и превратились в плодолистики. Если это
так, то Беннетитов можно рассматривать в качестве предков Покрытосеменных.
Вопросы
Существуют ли у современных Голосеменных спороносные колоски, содержащие
одновременно и тычинки и семена? Если да, то у каких?
Существовали ли у вымерших Голосеменных спороносные колоски, содержащие
одновременно и тычинки, и семена? Если да, то у каких?
Вопросы для любителей подумать
Приведите доводы за и против гипотезы Энглера–Веттштейна.
Приведите доводы за и против гипотезы Бэсси–Галлира.
В чем разница между гипотезами Энглера–Веттштейна и Бэсси–Галлира?
Чья гипотеза кажется вам более правильной: Энглера–Веттштейна или Бэсси–
Галлира?
Какие трудности возникают при попытке рассматривать Беннетиты в качестве
предков Покрытосеменных?
В чем заключается гипотеза С.В. Мейена?
Что такое гипотеза и чем она отличается от теории?
4. Пестик
У Покрытосеменных, сохранивших древние признаки, в цветке имеется много
ПРОСТЫХ ПЕСТИКОВ, каждый из которых образован одним плодолистиком. Однако же
у многих Покрытосеменных плодолистики срастались, образуя СЛОЖНЫЙ ПЕСТИК.
Если мы разрежем помидор по «экватору»", то увидим отдельные камеры
(ГНЕЗДА) с семенами, каждая из которых соответствует одному плодолистику.
В сложных пестиках стенки между камерами могут исчезать. При этом несколько
камер с семенами сливаются в одну. Пестик становится ОДНОГНЕЗДНЫМ, но все равно
остается сложным, ибо он исторически образовался из нескольких плодолистиков.
Перегородки между плодолистиками могут распадаться или в центре, или по краям.
В первом случае семена будут находиться на стенках пестика, во втором – на колонке вВы также можете почитать
