Вищі спорові рослини

Подцарство вищих рослин об'єднує багатоклітинні рослинні організми, тіло яких розчленоване на органи - корінь, стебло, листя. Їх клітини диференційовані на тканини, спеціалізовані і виконують певні функції.

За способом розмноження вищі рослини поділяють на спорові і насіннєві. До спорових рослин відносять мохи, плауни, хвощі, папороті.

Мохи - це одна з найдавніших груп вищих рослин. Представники цієї групи найбільш просто влаштовані, їх тіло розчленоване на стебло і листя. Вони не мають коренів, а у найбільш простих - печінкових мохів навіть відсутній розподіл на стебло і листя, тіло має вигляд слані. Прикріплюються мохи до субстрату і всмоктують воду з розчиненими в ній мінеральними речовинами за допомогою ризоидов - виростів зовнішнього шару клітин. Це в основному багаторічні рослини невеликих розмірів: від кількох міліметрів до десятка сантиметрів (рис. 74).

Мал. 74. Мохи: 1 - Маршанция; 2 - зозулин льон; 3 - сфагнум

Для всіх мохів характерне чергування поколінь статевого (гаметофіту) і безстатевого (спорофіта), причому гаплоїдний гаметофіт переважає над диплоїдним спорофітом. Ця риса різко відрізняє їх від інших вищих рослин.

На лістостебельной рослині або слань в статевих органах розвиваються статеві клітини: сперматозоїди і яйцеклітини. Запліднення відбувається тільки в присутності води (після дощу або під час повені), по якій пересуваються сперматозоїди. З утвореної зиготи розвивається спорофіт - спорогон з коробочкою на ніжці, в якій утворюються спори. Після дозрівання коробочка розкривається, і спори поширюються вітром. При попаданні у вологий грунт спора проростає і дає початок новій рослині.

Мохи - досить поширені рослини. В даний час їх налічується близько 30 тис. Видів. Вони невибагливі, витримують сильні морози і тривалу спеку, але ростуть тільки у вологих тінистих місцях.

Тіло печінкових мохів рідко галузиться і зазвичай представлено листоподібним слоєвіщем, з тильного боку якого відходять Ризоїди. Селяться вони на скелях, каменях, стовбурах дерев.

У хвойних лісах і на болотах можна зустріти мох - зозулин льон. Його стеблинки, саджені вузькими листям, ростуть дуже густо, утворюючи на грунті суцільні зелені килими. До грунту зозулин льон прикріплюється ризоидами. Кукушкін льон - рослина роздільностатева, т. Е. У одних особин розвиваються чоловічі, а у інших - жіночі статеві клітини. На жіночих рослинах після запліднення утворюються коробочки з суперечками.

Дуже широко поширені білі, або сфагнові, мохи. Накопичуючи в своєму тілі велика кількість води, вони сприяють заболочування грунту. Це пов'язано з тим, що листя і стебло сфагнуму, поряд із зеленими клітинами, що містять хлоропласти, мають мертві безбарвні клітини з порами. Саме вони і поглинають воду в 20 разів більше своєї маси. Ризоїди у сфагнуму відсутні. До грунту він прикріплюється нижніми частинами стебла, які, поступово відмираючи, перетворюються в сфагновий торф. Доступ кисню в товщу торфу обмежений, крім того, сфагнум виділяє спеціальні речовини, що запобігають розмноженню бактерій. Тому що потрапили в торф'яне болото різні предмети, загиблі тварини, рослини часто вже не згнивають, а добре зберігаються в торфі.

На відміну від мохів інші спорові мають добре розвинену кореневу систему, стебла і листя. Більш 400 млн років тому вони домінували серед деревних організмів на Землі і утворювали густі ліси. В даний час це нечисленні групи в основному трав'янистих рослин. В життєвому циклі переважає поколінням є диплоїдний спорофіт, на якому утворюються спори. Спори розносяться вітром і при сприятливих умовах проростають, утворюючи невеликий заросток - гаметофіт. Це зелена пластинка величиною від 2 мм до 1 см. На заростке утворюються чоловічі і жіночі гамети - сперматозоїди і яйцеклітина. Після запліднення із зиготи розвивається нове доросле рослина - спорофіт.

Плавуни - дуже давні рослини. Вчені вважають, що вони з'явилися близько 350-400 млн років тому і утворювали густі ліси з дерев висотою до 30 м. В даний час їх залишилося дуже мало, і це багаторічні трав'янисті рослини. У наших широтах найбільш відомий плавун булавовидний (рис. 75). Його можна зустріти в хвойних і змішаних лісах. Стелеться по землі стебло плауна кріпиться до грунту додатковим корінням. Дрібні шіловідной форми листя густо покривають стебло. Розмножуються плавуни вегетативно - ділянками пагонів і кореневищ.

Мал. 75. Папоротніковідние: 1 - хвощ; 2 - плавун; 3 - папороть

Спорангии розвиваються на прямостоячих пагонах, зібраних у вигляді колосків. Дозрілі дрібні суперечки розносяться вітром і забезпечують розмноження і поширення рослини.

Хвощі - невеликі багаторічні трав'янисті рослини. Вони мають добре розвинене кореневище, від якого відходять численні додаткові корені. Членисті стебла, на відміну від стебел плаунов, ростуть вертикально вгору, від головного стебла відходять бічні пагони. На стеблі розташовані мутовки дуже дрібних лускатих листочків. Навесні на зимуючих кореневищах виростають бурі весняні пагони зі спороносні колосками, які після дозрівання спор відмирають. Літні пагони зелені, розгалужені, фотосинтезируют і запасають поживні речовини в кореневищах, які зимують, а навесні утворюють нові пагони (див. Рис. 74).

Стебла і листя хвощів жорсткі, просочені кремнеземом, тому тварини їх не їдять. Хвощі ростуть в основному на полях, луках, болотах, по берегах водойм, рідше в соснових лісах. Хвощ польовий, трудноіскоренімие бур'ян польових культур, використовується як лікарська рослина. Стебла різних видів хвощів за рахунок наявності кремнезему використовують як полірувальний матеріал. Хвощ болотний отруйний для тварин.

Папороті, як хвощі і плавуни, в кам'яновугільному періоді були процвітаючою групою рослин. Зараз їх налічується близько 10 тис. Видів, більшість яких поширене у вологих тропічних лісах. Розміри сучасних папоротей коливаються від декількох сантиметрів (трави) до десятків метрів (дерева вологих тропіків). Папороті наших широт - трав'янисті рослини з укороченим стеблом і пір'ястими листям. Під землею знаходиться кореневище - підземний втеча. З його нирок над поверхнею розвиваються довгі, складні перисті листки - вайи. Вони мають верхівковим ростом. Від кореневища відходять численні додаткові корені. Вайи тропічних папоротей досягають в довжину 10 м.

У наших краях найбільш поширені папороті орляк, щитовник чоловічий та ін. Навесні, як тільки відтане грунт, від кореневища відростає укорочений стебло з розеткою красивих листя. Влітку на нижньому боці листків з'являються бурі горбики - Сорус, що представляють собою скупчення спорангіев. У них утворюються спори.

Молоде листя чоловічої папороті використовуються людиною в їжу, як лікарська рослина. Вайи орляка використовують для оформлення букетів. У тропічних країнах деякі види папоротей розводять на рисових полях для збагачення грунту азотом. Деякі з них стали декоративними, оранжерейними і кімнатними рослинами, наприклад нефролепис.

Голонасінні рослини. Сучасні голонасінні рослини представлені близько 700 видами дерев і чагарників.

Головна відмінність голонасінних від раніше вивчених рослин - наявність насіння і редукція гаметофіту. Освіта статевих клітин, запліднення і дозрівання насіння відбуваються на дорослому рослині - спорофите. Насіння краще переносить несприятливі умови, сприяє поширенню рослини.

Розглянемо особливості розмноження голонасінних рослин на прикладі сосни (рис. 76). Навесні, в кінці травня, у сосни в світло-зелених чоловічих шишках утворюється пилок - чоловічий гаметофіт, що містить статеві клітини - два спермії. Сосна починає «порошити», хмари пилку розносяться вітром. На верхівках пагонів розвиваються жіночі червонуваті шишечки, що складаються з лусочок. На них розташовуються відкрито (голо) по дві семяпочки, звідси і назва - голонасінні. У семяпочках дозріває по дві яйцеклітини. Пилок потрапляє безпосередньо на семяпочки і проростає всередину. Після цього лусочки щільно змикаються і склеюються між собою смолою. Після запліднення формується насіння. Насіння сосни дозрівають через 1,5 року після запилення. Вони стають бурими, лусочки розсуваються, зрілі насіння з крильцями висипаються і розносяться вітром.

Мал. 76. Цикл розвитку хвойних (сосни): 1 - чоловіча шишка; 2 - Мікроспорофілли з мікроспорангіях; 3 - пилок; 4 - жіноча шишка; 5 - мегаспора-Філл; 6 - лусочки з двома семязачатками; 7 - луска з двома насінням в шишці третього року; 8 - проросток

Голонасінні поділяються на чотири класи.

Клас хвойні містить близько 560 сучасних видів рослин. Всі хвойні - це дерева і чагарники. Трав серед них немає. Це сосни, ялиці, ялини, модрини, ялівець. Вони утворюють хвойні і змішані ліси, які займають величезні простори. Свою назву ці рослини отримали через своєрідних листя - хвої. Зазвичай вони голчасті, покриті шаром кутикули, їх продихи занурені в м'якоть листа, що знижує випаровування води. Багато дерев відносяться до вічнозелених рослин. Серед хвойних наших лісів відомі і широко поширені різні види сосен - сосна звичайна, сосна сибірська (кедр) і ін. Це високі потужні дерева (до 50-70 м) з добре розвиненою, глибоко йде кореневою системою і округлою кроною, розташованої у дорослих рослин на верхівках. Хвоїнки розташовуються у різних видів по 2, 3, 5 штук в пучку.

На терріторііУкаіни зустрічається дев'ять видів ялини - ялина звичайна (європейська), сибірська, канадська (блакитна) і ін. На відміну від сосни крона ялин пірамідальна, а коренева система - поверхнева. Хвоїнки розташовуються по одній.

Деревина сосни і ялини - хороший будівельний матеріал, з неї отримують смолу, скипидар, каніфоль, дьоготь. Насіння і хвоя служать кормом для птахів і звірів. У них міститься велика кількість вітаміну С. Насіння кедра- кедрові горішки місцеве населення збирає і використовує в їжу.

Велике значення має і ялиця сибірська, що виростає вУкаіни. Її деревина йде на виготовлення музичних інструментів.

На відміну від вічнозелених сосен і ялин модрини - дерева листопадні. Хвоя у них м'яка, плоска. Найбільш поширені модрини сибірська і даурська. Деревина у них міцна, довговічна, добре протистоїть гниттю. Вона використовується в суднобудуванні, для виготовлення паркету, меблів, отримання скипидару і каніфолі. Розводять її і в парках як декоративну рослину.

До хвойних також відносяться кипарис, туя, ялівець. Ялівець звичайний - вічнозелений чагарник, зустрічається майже повсюдно. Шишки його ягодообразние, соковиті, дрібні, їх використовують в медицині і в їжу.

Одне з найвищих (до 135 м) дерев планети - секвойя, або мамонтове дерево. По висоті воно поступається лише евкаліпту.

Давнішими голосеменнимі є представники іншого класу - саговники. Свого розквіту вони досягли в кам'яновугільному періоді. Вони зустрічаються у всіх частинах світу, крім Європи, і зовні нагадують пальму. Іншим представником реліктових голонасінних є гінкго. Ці дерева збереглися лише в Японії, Кореї та Китаї.

Покритонасінні рослини. Покритонасінні, або квіткові, рослини з'явилися відносно недавно, приблизно 150 млн років тому, але швидко поширилися і завоювали всю нашу планету. Зараз це найчисленніша група рослин, яка налічує близько 250 тис. Видів.

Це найбільш високоорганізовані з вищих рослин. Вони мають сложноустроенние органи, високоспеціалізовані тканини, мають більш досконалої провідною системою. Для них характерні інтенсивний обмін речовин, швидке зростання і висока пристосованість до різних екологічних умов.

Головна особливість цих рослин в тому, що семяпочка у них захищена від несприятливих впливів і розташовується в зав'язі маточки. Звідси і їх назва - покритонасінні рослини. Покритонасінні мають квітка - генеративний орган і насіння, захищене плодом. Квітка служить для залучення запилювачів (комах, птахів), захищає репродуктивні органи - тичинки і маточка.

Квіткові рослини представлені всіма трьома життєвими формами: деревами, кущами, травами. Серед них є як однорічні, так і багаторічні рослини. Деякі з них вдруге перейшли до життя у воді, втративши або спростивши деякі органи і тканини. Наприклад, ряска, елодея, стрілолист, латаття. Квіткові - це єдина група рослин, яка утворює на суші складні багатоярусні спільноти.

Покритонасінні рослини діляться на два класи за кількістю сім'ядолей в зародку сім'ю: дводольні та однодольні (таб. 5).

Дводольні рослини - більш численний клас, в нього входять понад 175 тис. Видів, об'єднаних в 350 родин. Відмінні ознаки класу: коренева система зазвичай стрижнева, але у трав'янистих форм може бути і мочковатой; наявність камбію і диференційованість кори, деревини і серцевини в стеблі; листя прості і складні з сітчастим і дуговим жилкуванням, черешкові і сидячі; квітки чотирьох- і пятічленниє; зародок насіння має дві сім'ядолі. До дводольним відноситься більшість добре відомих рослин. Це всілякі дерева: дуб, ясен, клен, береза, верба, осика і т. Д .; чагарники: глід, смородина, барбарис, бузина, бузок, ліщина, крушина і т. д. а також численні трав'янисті рослини: волошка, жовтець, фіалка, лобода, редис, буряк, морква, горох та ін.

Однодольні рослини складають приблизно 1/4 всіх покритонасінних і об'єднують близько 60 тис. Видів.

Відмінні ознаки класу: мочковатая коренева система; стебло в основному трав'янистий, камбій відсутній; листки прості, часто з дуговим і паралельним жилкуванням, сидячі і вагінальні; квітки тричленні, рідко чотири- або двухчленной; зародок насіння має одну сім'ядолю. Переважна життєва форма однодольних - трави, багаторічні та однорічні, деревовидні форми зустрічаються рідко.

Це численні злаки, агави, алое, орхідеї, лілії, очерети, осоки. З однодольних дерев можна згадати пальми (фінікова, кокосова, Сейшельські).