Разнообразие высших растений: происхождение и жизненный цикл, отличия от низших растений. Основные признаки растений Отсутствие мышечной и нервной тканей

По внешнему виду, по своему строению и биологическим особенностям высшие растения очень разнообразны. К ним, помимо цветковых и голосеменных, относятся также папоротники, хвощи, плауны и мхи. Главным отличием голосеменных от высших споровых растений является семенное размножение. Количество видов достигает 300 тыс., а, по мнению некоторых ботаников, - не менее 500 тысяч.

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.

Жизненный цикл

Для высших растений характерно наличие ясно выраженного чередования двух поколений: полового (гаметофита) и бесполого (спорофита). Спорофит у них постепенно занял доминирующее положение над гаметофитом. Только мохообразные представляют исключение, так как у них большего развития достигает гаметофит, а спорофит, наоборот, значительно редуцирован.

В процессе эволюции половой процесс усложнился, развились многоклеточные половые органы, которые хорошо защищают яйцеклетку от высыхания. Женская гамета - яйцеклетка - неподвижна. Постепенно произошли значительные изменения в строении и физиологии мужских половых клеток.

Подвижные, обладающие жгутиками сперматозоиды превратились у более совершенных типов высших растений (покрытосеменных) в спермии без жгутиков, потерявшие способность к самостоятельному передвижению. И если у более древних наземных представителей (мхов, плаунов, хвощей и папоротников) наблюдается еще зависимость акта оплодотворения от водной среды, то у более организованных типов (большинства голосеменных и всех покрытосеменных) наблюдается уже полная независимость полового размножения от капельно-жидкой воды.

Спорофит - бесполое диплоидное поколение, на котором образуются органы бесполого размножения - спорангии. В них после редукционного деления образуются гаплоидные споры. Из них развивается гаплоидный гаметофит.

Происхождение

Около 400 млн. лет назад появились первые формы растений, приспособленные к жизни на суше. Выход из воды привел к адаптационным изменениям в строении отдельных видов, которым для выживания были необходимы новые структурные элементы.

Так растительный мир покинул пределы водной среды и начал заселять просторы суши. Такими «землепроходцами» были ринофиты, которые росли у берегов водоёмов.

Это переходная форма жизни между низшими растениями (водорослями) и высшими. В строении ринофитов много сходного с водорослями: не прослеживались настоящие стебли, листья, корневая система. Прикреплялись к почве с помощью ризоидов, через которые получали питательные вещества и воду. Ринофиты обладали покровными тканями, которые защищали их от высыхания. Размножались при помощи спор.

Риниофитовые в дальнейшем видоизменялись и дали начало для развития плаунов, хвощей, папоротников, которые уже имели стебли, листья, корни. Это были предки современных споровых растений.

Почему мхи и цветковые относят к высшим споровым?

Мхи - это высшие растения, которые имеют наиболее примитивное строение. Корневая система отсутствует. От водорослей их отличает наличие ризоидов, тело дифференцировано на органы и ткани. Размножаются мхи, как и высшие растения, спорами.

Цветковые представители имеют тело, разделенное на органы. Вегетативные органы — корень с побегом, которые обеспечивают рост и развитие. А также репродуктивные органы – плод, семена, цветок, отвечающие за распространение.

Сходства и различия с водорослями

Различия:

1. Водоросли не дифференцированы на органы и ткани, часто тело представлено одной клеткой или их скоплением. Высшие растения наделены хорошо развитыми тканями, имеют корни, листья, стебли.
2. У водорослей преобладает бесполое размножение, путём деления исходной материнской клетки. Им свойственно также вегетативное и половое деление. Для высших споровых растений характерно строгое чередование полового и бесполого поколений.
3. Какие органоиды отсутствуют в клетках высших, но характерны для низших видов? Это центриоли, которые присутствуюттакже в животных.

Сходства:

1. Способ питания - обе группы растений фотоавтотрофы.
2. Строение клеток: наличие клеточной стенки, хлорофилла, питательных веществ.
3. Не могут активно передвигаться, в жизненном цикле последовательно чередуются две фазы: гаметофита и спорофита.

Мир живых существ составляют растения, животные и микроорганизмы, между которыми существует глубокое единение, которое проявляется в подобии клеточного строения, химического состава и обмена веществ. Раздражимость, рост, размножение и другие основные проявления жизнедеятельности характерны для всех живых организмов.

Однако по определённому комплексу признаков растения можно легко отличить от представителей иных царств.

Большинство растений имеют зелёную окраску, но иногда они могут быть другого цвета.

Пример 1

Например, существуют водоросли красного, бурого и жёлтого цветов. Окраска растений определяется присутствием в их клетках особенных соединений - красителей, которые называются пигментами (от лат. пигментум -краска). Зелёный цвет растений вызван особенным, наиболее распространённым, красителем - пигментом хлорофиллом (от греч. хлорос «зелёный» и филлон - «лист».

Именно хлорофилл обеспечивает процесс фотосинтеза, во время которого растения улавливают солнечные лучи и усваивают их энергию. Тем самым растения реализуют свою уникальную возможность: превращают солнечную энергию на химическую энергию созданных ими органических веществ.

Растения непосредственно или косвенно есть источником энергии для животных. Образованием органических веществ из неорганических значение фотосинтеза для существования на нашей планете не ограничивается. В процессе фотосинтеза растения не только усваивают углекислый газ, но и выделяют кислород, которым дышат другие организмы. До появления фотосинтезирующих организмов в атмосфере Земли кислорода не было.

Растения поддерживают необходимый для существования большинства организмов уровень кислорода в атмосфере $(21\%)$ и предупреждают накопление в ней излишка углекислого газа. Важная роль растений состоит также в очищении воздуха от загрязнения вредными веществами.

Все растения характеризуются наличием плотных клеточных оболочек (стенок), которые состоят в основном из целлюлозы. Клеточная стенка является надмембанной структурой. Целлюлоза - углевод, характерный именно растениям. Он придаёт клеткам упругость и сохраняет постоянную форму.

1. Растительные клетки имеют большие вакуоли, заполненные клеточным соком.
2. В растительных клетках отсутствует клеточный центр (центросома).
3. Минеральные соли в цитоплазме могут находиться как в растворённом состоянии, так и в виде кристаллов.

Растения часто отличаются очень сложным строением , однако некоторые из них есть одноклеточными организмами (хламидомонада, хлорелла).

Клетки данных организмов имеют достаточно большие размеры (до нескольких сантиметров), имеют большую центральную вакуоль, которая регулирует тургор (осмотическое давление в клетке, которое приводит к напряжению клеточной оболочки).

Запасным питательным веществом обычно есть зёрна крахмала или близкие по строению и химическим свойствам углеводы (багрянковый крахмал - водоросли, инулин - топинамбур). Клетки растений могут объединяться в ткани, в которых, в свою очередь, практически полностью отсутствует межклеточное вещество. Некоторые ткани, например, склеренхима и пробка, почти полностью состоят из мёртвых клеток.

При этом, в отличие от животных, в состав растений входят различные типы клеток, основу ксилемы составляют водопроводные элементы и волокна древесины.

В основном растения ведут прикреплённый образ жизни. Для них характерны только особенные виды движений : тропизмы - ростовые движения и настии - движения в ответ на раздражитель.

4. Растения не имеют специальных экскреторных органов.
5. Они способны к неограниченному росту , который происходит в определённых участках тела, образованных меристематическими недифференцированными клетками (камбий стебля и конусы наростания на верхушке корня и побега, вставная меристема в узлах злаков).
6. Для большинства растений характерно сильное ветвление тела, что увеличивает его поверхность. Эта особенность обусловлена образом жизни растений - поглощением газообразных (из атмосферы) и жидких (из почвы) компонентов. Благодаря ветвлению создаются более благоприятные условия для улавливания света и поглощения веществ.
7. Все процессы жизнедеятельности растений регулируются специальными веществами - фитогормонами.
8. Для большинства растений характерна сезонность увядания и опадания листьев с наступлением холодов , а также активный рост тканей и образование почек при потеплении.
9. Растения являются первым звеном всех трофических цепей , потому от них зависит жизнь животных.

Замечание 1

Известно около $350$ тыс. видов растений, среди которых есть одноклеточные, колониальные и многоклеточные организмы. Без растений существование подавляющего большинства других живых организмов на нашей планете было бы невозможным. Именно растения поддерживают постоянство газового состава атмосферы, поглощая из неё углекислый газ и выделяя кислород. Они накопляют на Земле органическое вещество (приблизительно $4,5 х 1011$ млрд. т за год).

Растительные сообщества (фитоценозы) формируют ландшафтное разнообразие нашей планеты, а так же неограниченное разнообразие экологических условий для других организмов. Это растения преимущественно и определяют характер конкретного сообщества.

Растения подразделяют на низшие (водоросли) и высшие. У каждой группы тоже, в свою очередь,есть свои характерные признаки.

Характерные черты низших растений :

• Тело представлено одно- или многоклеточной сланью, или таломом.
• Тело не разветвлённое, или дихотомично ветвистое, но не расчленённое на вегетативные органы.
• Тело лишено специальной проводящей ткани.

Характерные черты высших растений :

• Есть более или менее хорошо развитые вегетативные органы.
• Имеют специальную систему проводящих тканей и механических элементов.
• Правильное ритмическое чередование поколений.
• Отсутствие дополнительных пигментов в клетках.
• Развит многоклеточный женский половой орган (архегоний)

Часть 3. Царство Растения

Низшие растения. Группа отделов Водоросли

Отдел Зелёные водоросли

Отдел Красные водоросли (Багрянки)

Отдел Бурые водоросли

Высшие растения

Отдел Моховидные

Отдел Плауновидные

Отдел Хвощевидные

Отдел Покрытосеменные (Цветковые) растения

В современном мире насчитывают более 550 тыс. видов растений. Они составляют около 95 % от биомассы планеты – массы всех населяющих её живых организмов. Растения – основные производители (продуценты) органического вещества на Земле.

Флора наших дней представлена растительными организмами самого разного строения и экологических особенностей. Так, у низших растений – водорослей – тело не разделено на органы, а у высших растений (к ним относятся мхи, плауны, хвощи, папоротники, голосеменные и покрытосеменные) есть корни (у мхов корней нет), стебли и листья. С экологической точки зрения растения подразделяют на светолюбивые и теневыносливые, обитающие во влажных (тропики, субтропики) или засушливых местах.

В различных климатических зонах именно сообщества разных растений определяют структуру биомов – совокупностей живых организмов (животных, растений, грибов и микроорганизмов), населяющих определённую местность: тундру, лиственный лес, степь, тропический лес, саванну и др.

Однако при всём многообразии растительные организмы имеют общие черты, совокупность которых отличает их от представителей других царств живой природы.

Основные признаки растений

1. Практически все растительные организмы – автотрофы и способны к фотосинтезу – образованию органических молекул из неорганических за счёт энергии света. Благодаря этому у растений в процессах обмена веществ преобладают реакции биологического синтеза органических молекул над процессами расщепления веществ. В результате растения образуют ту органическую биомассу, которой питаются животные и другие гетеротрофные организмы.

2. У растений имеются особые пигменты, содержащиеся в пластидах – специфических органоидах растений, например хлорофилл. Другие пигменты – оранжево-жёлтые и красные каротиноиды – проявляются при пожелтении листьев, а также придают отдельным частям растений (плодам, цветкам) тот или иной цвет. Эти пигменты играют очень важную роль в жизнедеятельности растений, принимая участие в фотосинтезе.

3. Процессы жизнедеятельности растительного организма регулируют особые растительные гормоны – фитогормоны. Их взаимодействие обеспечивает рост, развитие и другие физиологические процессы, происходящие в растениях. Примером может служить этилен, появляющийся в стареющих тканях растений, или ауксины – вещества, ускоряющие рост растений. Фитогормоны синтезируются в ничтожных количествах и транспортируются по проводящей системе организма.

4. Клетки растений окружены толстой стенкой, лежащей кнаружи от цитоплазматической мембраны. Она состоит в основном из целлюлозы. Такая клеточная стенка – специфическая особенность растений: у животных её нет. Наличие у каждой растительной клетки твёрдой оболочки определило малую подвижность растений. А в результате питание и дыхание растительного организма стали зависеть от поверхности его тела, контактирующей с окружающей средой. В процессе эволюции это привело к сильной, гораздо более выраженной, чем у животных, расчленённости тела – ветвлению корневой системы и побегов.

5. Обязательным продуктом обмена веществ растений является клеточный сок. Это раствор разнообразных органических (аминокислоты, белки, углеводы, органические кислоты, дубильные вещества) и неорганических (нитраты, фосфаты, хлориды) веществ. Накапливаясь в цитоплазме, клеточный сок увеличивает внутриклеточное давление, вызывающее напряжение клеточной стенки – тургор. В результате этого ткани растений приобретают высокую прочность.

6. Растения обладают неограниченным ростом: они увеличиваются в размерах в течение всей своей жизни.

Царство растений включает две крупные группы организмов – Низшие и Высшие растения, различающиеся принципиальными особенностями строения и жизнедеятельности.

Низшие Растения

К низшим растениям относятся наиболее просто устроенные представители растительного мира. Вегетативное тело низших растений не имеет расчленения на органы (стебель, лист) и представлено талломом - называют талломными Для низших растений характерно отсутствие сложной внутренней дифференцировки, у них нет анатомо-физиологической системы тканей, как у высших растений, органы полового размножения низших, одноклеточные (за исключением харовых и некоторых бурых водорослей К низшим растениям относятся бактерии, водоросли, слизевики (миксомицеты), грибы, лишайники. Водоросли относятся к группе автотрофных организмов. Бактерии (за редким исключением), миксомицеты и грибы представляют собой гетеротрофные организмы, нуждающиеся в готовом органическом веществе. Те и другие как бы дополняют друг друга. Водоросли служат основными образователями органического вещества в водоемах. Разложение органических веществ и их минерализация осуществляются в результате деятельности гетеротрофных организмов: бактерий и грибов. Благодаря процессам разложения органических веществ атмосфера пополняется углекислым газом. Некоторые почвенные бактерии и сине-зеленые водоросли способны связывать свободный азот атмосферы. Таким образом, биологический круговорот веществ, совершаемый автотрофными и гетеротрофными организмами, немыслим без деятельности низших растений. По широкому распространению в природе и по численности низшие растения превосходят высшие.

32.Водоросли. Классификация, особенности строения и размножения

Водоросли – многочисленная и разнообразная группа низших талломных растений, первичной средой обитания которых является вода. На долю водорослей приходится не менее половины всей кислородной продукции биосферы Они могут быть одноклеточными и многоклеточными. Их основной особенностью является отсутствие деления тела на органы и истинных тканей. Такое тело называют - талломом. Водоросли распространены в пресных и соленых водоемах, гораздо реже встречаются на суше (стволы деревьев). Водоросли размножаются половым и бесполым способом. Дыхание происходит всей поверхностью тела. Питание автотрофное (на свету) – фотосинтез, в темноте многие водоросли переходят на гетеротрофный способ питания, поглощая растворенные органические вещества всей поверхностью тела. Отдел зеленые водоросли включают одноклеточные, колониальные и многоклеточные организмы, содержащие хлорофилл. В отличие от высших растений, хлорофилл содержится в хроматофоре (пластиды водорослей) . Хроматофоры в клетках различных водорослей имеют различную форму: ленты, спирали, чаши. Многие одноклеточные представители имеют органоиды движения – жгутики. Водоросли бывают: синезеленые, пирофитовые, золотистые, диатомовые, желто-зеленые, бурые, красные, эвгленовые, зеленые и харовые.Отдел Зеленые водоросли, 20 тыс. видов Одноклеточные колониальные и многоклеточные слоевищные растения. Обитают в пресных и соленых водоемах, на сырой почве и коре деревьев в симбиозе с грибами (лишайники). В хроматофорах содержится зеленый пигмент хлорофилл . В результате фотосинтеза образуют крахмал Размножаются половым, бесполым путем при помощи спор и вегетативно – кусочками слоевища. Зимуют на стадии зиготы (2n) на дне водоемов. В цикле преобладает вегетативное гаплоидное поколение (n) Одноклеточные: хламидомонада, хлорелла – составляют фитопланктон водоемов, служащий пищей водным рачкам и рыбам. Многоклеточные: улотрикс, спирогира, кладофора – обогащают воду кисло-родом и образуют основную массу органических веществ водоема. Отдел Бурые водоросли, 1,5 тыс. видов В большинстве многоклеточные обитатели дна моря (бентос) до глубины 50 м. Слоевище состоит из стеблевой, листовой частей и ризоидов (достигает у некоторых видов десятков и сотен метров). В хроматофорах содержится хлорофилл, бурый пигмент – фукоксантин и оранжевые – каротиноиды. Продуктами фотосинтеза являются сахароспирты – маннит и ламинарин В цикле развития преобладает споровое поколение – спорофит (2n).Фукус, цистозейра, саргасса, хорда. В промышленности из водорослей получают соли калия, йод, альгиновую кислоту.Пищевое применение имеет ламинария (морская капуста). Отдел Красные водоросли, или Багрянки, 4 тыс. видов Чаще многоклеточные обитатели дна моря (бентос) до глубины 100 м. Оболочки клеток некоторых видов могут минерализоваться солями магния и кальция. Хроматофоры звездчатой формы содержат красный пигмент фикоэритрин и синий фикоциан . Продуктом фотосинтеза является багрянковый крахмал. Размножаются бесполым и половым путем. В цикле развития отсутствуют жгутиковые стадии. Преобладает споровое поколение. Вместе с коралловыми полипами участвуют в формировании океанических островов.В промышленности из анфельции получают агар-агар.Пищевое применение имеет порфира