Высшие растения – признаки, характеристика, классификация, чем отличаются

Высшие растения определение, характеристика и признаки

Появление высших растений ознаменовало новую эру жизни планеты. Их возникновение связано с геологическими изменениями в строении материков и необходимостью приспосабливаться к особенностям жизни вне воды.

Разнообразие условий жизни на Земле способствует образованию множества форм существования живых организмов.

1. Высшие растения определение, строение, характеристика и признаки
2. Происхождение высших споровых растений
3. Чем отличаются высшие растения от низших
4. Отделы высших растений
5. Риниофиты
6. Зостерофиллофиты
7. Мохообразные
8. Плауновидные
9. Псилотовидные
10. Хвощевидные
11. Папоротниковидные
12. Голосеменные
13. Заключение

Высшие растения определение, строение, характеристика и признаки

Многоклеточные наземные растения, способные использовать свет в процессе жизнедеятельности, обладающие развитыми органами и тканями, характеризующиеся чередованием типов размножения, называются высшими.

Развитие проходило в стремлении приспособиться к наземному существованию.

Результатом стали преобразования в строении:

• корни, всасывающие воду и минеральные вещества, а также укрепляющие растение в почве,
• листья, способные к синтезу органических веществ из неорганических,
• стебли – проводящие органику и воду.

Наземные растения характеризует чередование поколений и автотрофное питание.

Происхождение высших споровых растений

Теория гласит о том, что предки наземных растений – streptophyta, были вынуждены из-за геологических изменений приспосабливаться к другим условиям жизни. Важное значение имело то, что выживали только наиболее приспособленные водоросли.

У переходных форм вырабатывалась защитная пленка кутин, откладывающаяся на поверхности. Образование пленки в большом количестве препятствовало газообмену, из-за чего растение погибало. У организмов, кутин которых образовывался умеренно, сформировалась эпидерма с устьицами – сложная ткань, защищающая от высыхания, а также не препятствующая газообмену.

Появление эпидермы препятствовало поглощению воды всем телом, тем самым способствовало образованию одноклеточных нитей ризоидов. Итогом процесса развития стало формирование более сложной системы – корней.

Освещение на суше значительно превышает этот же показатель в воде, благодаря этому значительно возросло количество и размеры фотосинтезирующих органов – листьев. Распределение веществ, образовавшихся в процессе фотосинтеза, и воды, поглощенной корнями, осуществляется проводящим органом – стеблем.

Быстрое увеличение видов, распространение высших организмов объясняется развитием вегетативных органов и изменениями репродуктивной системы, которая при условиях наземного обитания должна иметь надежную защиту.

Репродуктивные многоклеточные органы наземных растений – гаметангии и спорангии имеют оболочку из живых клеток, которая защищает споры от высыхания.

Чем отличаются высшие растения от низших

1. Ткани и органы, из которых состоят растения, имеют сложное многоклеточное строение.
2. Среда обитания в большей степени суша.
3. В процессе развития происходит чередование поколений – гаметофита и спорофита.
4. Спора защищена твёрдой многоклеточной оболочкой.

Отделы высших растений

Согласно классификации, подцарство высших растений включает 9 отделов.

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

Риниофиты

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

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

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

Зостерофиллофиты

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

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

Мохообразные

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

Основные отличия мохообразных от остальных отделов:

• для образования органического вещества достаточно слабого освещения,
• поглощение воды производится всем организмом,
• способность вырастать на бедных питательными веществами почвах, принимать состояние анабиоза на длительный период. Все это обеспечивает конкурентоспособность по сравнению с другими представителями отделов.

Мохообразные подразделяются на три класса:

1. Класс печеночные. Для гаметофитов характерно дорзинвентральное строение. Листья всегда однослойные, ризоиды одноклеточные. Произрастают в тропиках, опутывают сплошным ковром почву, стволы, листья деревьев. К ним относят Блассию маленькую (Blassia pusilla).
2. Класс Антоцеротовые. На краях пластинчатых талломов розетковидной формы расположены меристематические клетки, формирующие лопасти, которые налегают друг на друга и придают таллому курчавость. Самым распространенным является род Антоцерос.
3. Класс мхи. Их характеризует наличие листостебельных побегов радиальной симметрии. Ризоиды расположены на листьях, стеблях всегда многоклеточные. Большинство мхов произрастают в северных и умеренных широтах. Ярким представителем являются сфагновые, их виды различаются не только строением, но также приуроченностью к природным условиям.

Плауновидные

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

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

Псилотовидные

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

Один из представителей Псилот голый – декоративный папоротник. Получил название из-за отсутствия листьев. Растет у основания стволов пальм или гумусных почвах. Размножается спорами.

Хвощевидные

Отдел разделен на два класса – Сфенофилловые и Хвощевые.

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

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

Папоротниковидные

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

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

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

Голосеменные

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

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

Сосна Коха (Крым)

Типичные представители нашей страны ель и сосна.

Заключение

Подцарство высших растений прошло большой путь в процессе своей эволюции. У наиболее развитых представителей можно увидеть цветок, семя, плод. Все изменения тела происходили для того, чтобы укрепиться на суше: появление корней, листьев, совершенствование способа размножения.

Только высшие растения способны производить органическое вещество из неорганического.

Разнообразие высших растений: происхождение и жизненный цикл, отличия от низших растений

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.

Жизненный цикл и смена поколений

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.

Цветковые растения

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.

Высшие растения – признаки, характеристика, классификация, чем отличаются

Ботаника — наука, изучающая царство растений (греч. ботанэ — трава, растение).

Древнегреческий ученый Теофраст (III век до н. э.), ученик Аристотеля, создал систему ботанических понятий, систематизировав и обобщив все известные на то время знания земледельцев и лекарей со своими теоретическими умозаключениями. Именно Теофраст считается отцом ботаники.

Современная ботаника — наука о морфологии, анатомии, физиологии, экология и систематики растений

Признаки Царства Растений

• эукариоты;
• автотрофы (процесс фотосинтеза);
• осмотрофный тип питания: способность клеток поглощать только низкомолекулярные вещества;
• неограниченный рост;
• неподвижный образ жизни;
• запасное вещество — крахмал (накапливается в пластидах в процессе фотосинтеза);

Особенности строения растительной клетки (рис. 1):

• клеточная стенка из целлюлозы
  Наличие клеточной стенки препятствует проникновению в клетку пищевых частиц и крупных молекул, поэтому клетки растений поглощают только низкомолекулярные вещества (осмотрофный тип питания). Растения поглощают из окружающей среды воду и углекислый газ, для которых клеточная мембрана проницаема, а также минеральные соли, для которых в клеточной мембране существуют каналы и переносчики.
• пластиды(хлоропласты, хромопласты, лейкопласты);
• крупная центральная вакуоль
  Пузырь с клеточным соком, окруженный мембраной — тонопластом. В тонопласте имеется система регулируемых переносчиков, которые переносят в вакуоль различные вещества, поддерживая нужную концентрацию солей и кислотность в цитоплазме. Кроме того, вакуоль обеспечивает нужное осмотическое давление в клетке, что приводит к появлению тургора — напряжения на клеточное стенке, которое поддерживает форму растения. Вакуоль служит также местом запасания питательных веществ и накопления отходов метаболизма.
• в клеточных центрах растений нет центриолей.

Рис. 1. Растительная клетка

классификация растений

Основные ранги таксонов растений распределены по принципу иерархичности(соподчинения): более крупные таксоны объединяют в себе более мелкие.

вид Ромашка аптечная

Жизненная форма — внешний облик растения.

Основные жизненные формы: дерево, кустарник, кустарничек и трава.

Дерево — многолетнее растение с крупным одревесневшим стволом.

Кустарник — растение с многочисленными некрупными одревесневшими стволами, которые живут не более 10 лет.

Кустарничек — низкорослое многолетнее растение с одревесневшими стволами, высотой до 40 см.

Травы — травянистые зеленые побеги, ежегодно отмирающие. У двулетних и многолетних трав весной из зимующих почек отрастают новые побеги.

высшие и низшие растения

Различные группы растений значительно отличаются по строению.

Низшие растения не имеют органов и тканей. Их тело — слоевище, или таллом. К низшим растениям относятся водоросли. Большинство из них обитают в водной среде. В этих условиях питание они получают, поглощая вещества всей поверхностью тела. Все или большая часть клеток этих растений находятся на свету и способны к фотосинтезу. Поэтому у них нет необходимости к быстрому перемещению веществ по организму. Клетки этих растений в большинстве случаев имеют однотипное строение.

В водной среде встречаются и другие фотосинтезирующие организмы. Это прежде всего цианобактерии, которые иногда называют сине-зелёными водорослями. Это прокариотические организмы, не являющиеся растениями.

Часто водорослями называют высшие растения, обитающие в воде. В этих случаях термин «водоросли» применяется в экологическом, а не в систематическом смысле.

Высшие растения имеет функционально различные органы, образованные специализированными клетками. В основном, они обитают на суше. Воду и минеральное питание они получают из почвы, а для осуществления фотосинтеза должны подниматься над её поверхностью, поэтому для таких растений необходимо перемещение веществ между частями организма (проводящая ткань) и механическая поддержка и опора наземно-воздушной среде (механическая и покровная ткани).

Наличие специализированных клеток, тканей и органов позволило им достигать больших размеров и освоить широкий набор сред обитания. Многие представители высших растений вторично вернулись в воду. В пресных водоёмах они составляют основную массу водной растительности.

Классификация высших растений.

Признаки высших растений.

Эволюционная оценка основных признаков высших растений.

Причины и основные тенденции в эволюции высших растений.

Классификация высших растений.

1. Признаки высших растений.

Группы признаков высших растений.

Морфологические признаки.

1. (Б)Высшие растения имеют макроскопические размеры от нескольких мм до 120 м.

2. (В) Тело расчленено на корень, стебель, лист (лист+стебель=побег). Не у всех растений имеются эти органы, например у древнейших их не было. У низших представителей высших растений тело представляло систему дихотомически ветвящихся осей (теломы+мезомы). У некоторых высших растений нет корней, т.к. корни по происхождению самые молодые органы.

3. (А)Все высшие растения многоклеточные и все органы высших растений – многоклеточные. Мужские половые органы высших растений – антеридии, женские половые органы – архегонии (состоит их шейки и брюшка состоящие из 1 слоя клеток, в брюшке 1 яйцеклетка и может находиться 1 брюшная канальцевая клетка, а в шейке – цепочка шейковых канальцевых клеток). У низших растений многоклеточные органы только у харовых водорослей. Многоклеточность половых органов способствует защите при формировании половых клеток и распространению, а также защищает зародыш спорофита на первых этапах развития.

Цитологические признаки.

1. (А)Кариокинез сопровождается цитокинезом, поэтому клетки одноядерные.

2. (Б)Зернистый хроматофор в форме пластид, что обеспечивает высокое протекание фотосинтеза.

3. (Б)Отсутствуют пиреноиды. У некоторых примитивных высших растений приреноиды сохраняются, например, класс Антецерованные мхи.

Биохимические признаки.

1. (А)Пигментный состав высших растений как у зеленых водорослей: «А» и «В» хлорофилл, каротин и ксантофилл. Пигментный состав у всех высших растений одинаков.

2. (А) Запасное вещество – крахмал.

3. (А)Клеточные стенки содержат целлюлозу.

4. (В)Клеточные стенки способны к кутинизации, опробковению (суберин), одревеснению (пропитка лигнином).

Гистологические признаки.

1. (В)Формирование высоко специализированных тканей.

2. (В)Образование первичной покровной ткани – эпидермы. Она возникает в результате специализации наружных клеток. Сверху эта ткань прокрыта кутином – кутикула (нет в апиксе корня и апиксе стебля), она отталкивает воду предотвращает испарение, устойчива к химическому воздействию. Также эпидерма содержит устьица способствующие транспирации и газообмена.

3. (В)Могут возникать вторичные покровные ткани – перидерма, корка. Возникновение вторичных тканей связано с образованием и формированием боковых меристем (феллогена и камбия).

4. (В)Возникновение ксилемы и флоэмы, состоящих из проводящих, механических и запасающих элементов. Целостная система проводящих тканей – стела или центральный цилиндр.

Физиолого-биологические признаки.

1. (А)Морфолого-физиологическая полярность тела. Полярность тела – это свойство растения, она определяет заложение основных органов в онтогенезе, ориентацию растения в пространстве.

2. (Б)Эндоогамный половой процесс. Структурно это связано со строением половых женских органов. После оплодотворения зародыш защищен брюшком архегония. Слияние ядер и плазм происходит одновременно с образованием зиготы.

3. (Б)Возникает инкапсулированный зародыш. Он либо покрыт брюшком или если архегония нет, он погружен в ткани спорофита.

4. (Б) Гапло-диплофазный жизненный цикл с гетероморфным чередованием генераций. Эволюция жизненных циклов высших растений шло в 2 направлениях:

1. с преобладанием гаметофита (мохообразные).

2. с преобладанием спорофита (все высшие растений за исключением мообразных).

Редукция спорическая. У многих высших растений гаметофит и спорофит самостоятельные растения (плауны, хвощи, папоротники). У мхов и семенных растений одно поколение соподчинено другому и в физиологическом смысле сведено к его органу. У древних высших растений имело место изоморфное чередование поколений.

5. (В) Спорофит и гаметофит приурочены к разным экологическим нишам. Спорофит у высших растений вегетирует в наземных условиях, а гаметофит живет в основном во влажной почве т.е. он более влаголюбив.

6. (В)Миксотрофия – сожительство с грибами.

2. Эволюционная оценка основных признаков высших растений.

С эволюционной точки зрения высшие растения представляют собой таксон ранга подцарства, т.е. все высшие растения характеризуются общим происхождением, а следовательно имеют одного общего предка. Кто этот предок? Во-первых, он обитал сначала в водной среде. В частности, у некоторых высших растений половой процесс связан с водой. У мхов, папаротников , хвощей вода необходима для передвижения сперматозоидов, поэтому гаметофит должен находиться во влажной среде. На основании этого предположили, что высшие растения произошли от каких-то водорослей. Предковым считается отдел зеленые водоросли. Близкие в настоящее время из зеленых водорослей к высшим растениям представители Кл. Улотриксовые род Coleochaetae. Они имеют гетеротрихальный таллом, деление клетки – фрагмопластом (как у высших растений), в клетках есть фермент гликолатоксидаза (в пероксисома), который участвует в фотодыхании, монадные стадии представителей этого рода близки по строению сперматозоидам высших растений, а также жизненный цикл и эндоогамный половой процесс. Первые высшие растения известны 415 млн. лет – куксония. Куксония внешне напоминает водоросли, например по характеру ветвления.

С эволюционной точки зрения все признаки высших растений можно разделить на три группы:

А: признаки, унаследованные от водорослей неизменными;

Б: признаки, унаследованные от водорослей, но претерпевшие видоизменения;

В: вновь приобретенные признаки.

3. Причины и основные тенденции в эволюции высших растений.

Основная причина эволюции высших растений – выход растений на сушу. Основные факторы эволюции высших растений – условия атмосферы, перепады температур, влага. Основное направление эволюции – адаптациогенез. Высшие растения приспосабливаются к условиям наземного существования. В наземных условиях растения существуют в двух сферах – почвенной и наземно-воздушной. Здесь наблюдается большая амплитуда колебаний различных факторов, в отличии от водной среды. Единственным условием для выживания здесь является – экологическая пластичность. Наиболее выживаемым и пластичным является диплонт, поэтому у большинства высших растений в жизненном цикле и преобладает спорофит. Кроме того, он продуцирует большое количества спор, что способствует расселению растений.

Одно из направлений эволюции спорофита связано с возрастающим расчленением тела. Когда растения вышли на сушу, они столкнулись с проблемой размножения вида, а большое количество спор гибнет в наземных условиях. В связи с этим нужно было увеличить количество производимых спор, а для этого необходимо много пластических веществ и этот фактор привел к увеличению размера спорофита. При увеличении размера увеличивается фотосинтезирующая поверхность, но объем увеличивается в 3 раза быстрее чем площадь, поэтому растения стремились увеличить площадь при том же самом объеме, что достигалось расчленением тела. Расчленение можно было наблюдать уже у древних высших растений на теломы и мезомы, это простое дихотомичесоке рассечение.

Возникновение таких крупных тел привело к необходимости укрепления тела на поверхности земли и таким образом возникают механические ткани, что связано со способностью клеток к лигнификации и утолщением стели. Лигнин устойчив к химическим воздействиям, впервые он возник у водорослей как продукт отброса, он связывал фенолы и удалялся из организма. Лигнин распространенное вещество у высших растений его количество составляет 60% от массы целлюлозы.

При переходе к наземному образу жизни возник вопрос о водообеспечении растения и сохранения воды, а с другой стороны должен проходить половой процесс который зависел от воды. Это привело к расхождении гаметофита и спорофита по разным средам. Спорофит проходил морфо-физиологический прогресс (возникла проводящая система, покровные и механические ткани) и в этом выражалась адаптация к внешним условиям. А у гаметофита происходит морфо-физиологический регресс, что также является адаптацией к внешним условиям. Он упрощал вегетативное тело, сводил до минимума свои биологические потребности, но обеспечивал половой процесс.

Микориза способствовала более интенсивному использованию минеральных веществ, которые были в почве девонского периода. Мицелий гриба обеспечил минеральное питание растениям, наличие мицелия гриба в подземных органах высших древних растений повышал устойчивость к засыханию, что и способствовало выходу растений на сушу. Подтверждением этой гипотезы: в подземных частях Hormophyton были найден мицелий гриба Pallomyces.

Эволюция высших растений, за исключением мхов и вторично водных форм, шла по пути возрастающему приспособлению к наземному существованию.

4. Классификация высших растений

В подцарстве высшие растения нет единого подразделения на отделы и классы. Чаще всего делят на следующие отделы:

Отдел папоротникообразные выделили в 18 веке и поняли, что это искуственный отдел. В 1899г. Джеффри высказал мнение о том, что плауны это особая линия эволюции высших растений и их нельзя отнести к папоротникообразным. В 1930г. В. Цимерман обосновал выделение самостоятельного отдела хвощи. И папоротникообразные распались на 3 отдела: Хвощевидные, Плауновидные и Папоротникообразные. В 20 веке была открыта примитивная группа высших растений, первоначально этому отделу дали название псилофиты, а позднее Риниофиты. Изучение остатков показало, что это особый отдел к которому можно отнести различные растения. И в настоящее время из риниофитов выделяют отдел Зоостерофиллы. В 50-е годы 20 века обосновали выделение еще одного нового отдела, который явился промежуточным между риниофитами и голосеменными – отдел Прогимноспермы.А.Л. Тахтаджан предложил выделить род Psilotum и род Tmesipteris в отдельный отдел Псилотовидные .Современная классификация высших растений включает следующие:

1. Риниофиты (Rhyniophyta)

2. Моховидные (Bryophyta)

3. Псилотовидные (Psilotophyta)

4. Плауновидные (Licopodiophyta)

5. Хвощевидные (Equsetophyta)

6. Папортниковидные (Polypodiophyta)

7. Прогимноспермы (Progymnospermophyta)

8. Голосеменные (Gimnospermophyta, Pinophita)

9. Покрыросеменные или цветковые (Angiospermae, Magnoliophyta, Anthophyta)

Каждые отдел это таксон высокого ранга и в своем эволюции прошли долгий путь, поэтому не ограничиваются только современными видами.

Дата добавления: 2015-04-20 ; просмотров: 13 | Нарушение авторских прав

Высшие растения:

Вернуться к теме “Высшие растения – характеристика и жизненный цикл”

Подробный конспект

Высшие растения — это многоклеточные фототрофные организмы, приспособленные к жизни в наземной среде и характеризующиеся правильным чередованием полового и бесполого поколений и наличием дифференцированных тканей и органов.

Основные признаки, отличающие высшие растения от низших:

– приспособленность к обитанию в наземной среде;

– наличие четко дифференцированных тканей, выполняющих конкретные специализированные функции;

– наличие многоклеточных органов размножения — полового (гаметангий) и бесполого (спорангий). Мужские гаметангии высших растений называются антеридиями, женские — архегониями. Гаметангии высших растений (в отличие от низших) защищены оболочками из стерильных (бесплодных) клеток и (у отдельных групп растений) могут быть редуцированы, т.е. уменьшены и упрощены;

– превращение зиготы в типичный многоклеточный зародыш, клетки которого первоначально не дифференцированы, но генетически детерминированы на специализацию в определенном направлении;

– правильное чередование двух поколений — гаплоидного полового (гаметофит), развивающегося из споры, и диплоидного бесполого (спорофит), развивающегося из зиготы;

– доминирование в жизненном цикле спорофита (у всех отделов кроме Моховидных);

– разделение тела спорофита (у большинства отделов высших растений) на специализированные вегетативные органы — корень, стебель и листья.

Всем высшим растением свойственно наличие двух жизненных фаз, закономерно сменяющих друг друга – гаметофита и спорофита. Вместе они составляют жизненный цикл высшего растения.

Гаметофит развивается из споры и представляет собой поколение, способное размножаться половым путем, т.е. слиянием двух гаплоидных клеток – гамет с образованием диплоидной зиготы. Поскольку гаметы у высших растений всегда образуются в результате митоза само тело гаметофита построено тоже из гаплоидных клеток.

Спорофит развивается из зиготы. Он размножается бесполым путем (спорами), и его тело образовано клетками с диплоидным набором хромосом. Спорофит не образует половые органы, и споры развиваются в особых многоклеточных структурах – спорангиях. Несмотря на то, что спорофит образован диплоидными клетками, споры гаплоидны т.к. образуются в процессе мейоза из материнских клеток – предшественников.

Органы растений, выполняющие функцию полового размножения.

У различных представителей растительного царства они сильно отличаются по уровню дифференциации и сложности строения. У некоторых водорослей и лишайников генеративные органы не дифференцированы на мужские и женские (морфологически не отличимы) и различаются только физиологически. В других случаях у низших растений генеративные органы подразделяются на антеридии (образующие мужские гаметы) и оогонии (образующие женские гаметы), как правило, одноклеточные. От них в процессе эволюции произошли многоклеточные генеративные органы высших растений – антеридии и архегонии. У высших споровых растений (мхов, папоротников, хвощей и плаунов) антеридии представляют собой небольшие овальные или шаровидные тельца, одетые снаружи бесплодными клетками, в. которых образуются подвижные сперматозоиды (мужские гаметы) (см. Мхи, Папоротниковидные, Плауновидные, Хвощевидные). Архегонии выглядят как небольшие бутылкообразные или колбообразные тельца, состоящие из брюшка и шейки. В брюшке помещается неподвижная яйцеклетка – женская гамета. В процессе эволюции высших растений архегонии и антеридии претерпевают упрощение (редукцию). У наиболее высокоорганизованных покрытосеменных растений, а также у некоторых голосеменных растений архегонии отсутствуют. У сосновых от архегония сохраняется яйцеклетка и несколько боковых клеток, а мужской гаметофит редуцирован до трех клеток и антеридии, и как таковой не образуется. У покрытосеменных (цветковых) растений, в связи с особенностями их развития, возникают высокоспециализированные генеративные органы – мужские гаметофиты (пыльцевые зерна), состоящие из двух клеток (генеративной и вегетативной), и сильно редуцированные женские гаметофиты – зародышевые мешки. Понятие Генеративные органы, у покрытосеменных растений часто распространяют на цветки и плоды.

Общая характеристика высших растений

Высшие растения — это многоклеточные фототрофные организмы, приспособленные к жизни в наземной среде и характеризующиеся правильным чередованием полового и бесполого поколений и наличием дифференцированных тканей и органов.

Основные признаки, отличающие высшие растения от низших:
■ приспособленность к обитанию в наземной среде;
■ наличие четко дифференцированных тканей, выполняющих конкретные специализированные функции;
■ наличие многоклеточных органов размножения — полового (гаметангий) и бесполого (спорангий). Мужские гаметангии высших растений называются антеридиями, женские — архегониями. Гаметангии высших растений (в отличие от низших) защищены оболочками из стерильных (бесплодных) клеток и (у отдельных групп растений) могут быть редуцированы, т.е. уменьшены и упрощены;
■ превращение зиготы в типичный многоклеточный зародыш, клетки которого первоначально не дифференцированы, но генетически детерминированы на специализацию в определенном направлении;
■ правильное чередование двух поколений — гаплоидного полового (гаметофит), развивающегося из споры, и диплоидного бесполого (спорофит), развивающегося из зиготы;
■ доминирование в жизненном цикле спорофита (у всех отделов кроме Моховидных);
■ разделение тела спорофита (у большинства отделов высших растений) на специализированные вегетативные органы — корень, стебель и листья.

Классификация высших растений

❖ Отделы высших растений:
■ Риниофиты (полностью исчезли),
■ Моховидные (25 000 видов),
■ Плауновидные (1 200 видов),
■ Хвощевидные (30 видов),
■ Папоротниковидные (10 000 видов),
■ Голосеменные (около 700 видов),
■ Покрытосеменные, или Цветковые (250 000 видов;).
Краткая характеристика отделов приведена в таблице:

Высшие споровые растения — высшие растения, у которых процессы полового и бесполого размножения разделены, причем бесполое размножение и расселение растений осуществляется преимущественно гаплоидными спорами, образующимися в результате мейоза в спорангиях бесполых спорофитов. Споры дают начало половому поколению — гаметофитам, способным образовывать гаметы.

■ К высшим споровым растениям относятся Риниофиты, Моховидные, Плауновидные, Хвощевидные, Папоротниковидные.

Семенные растения — высшие растения, у которых размножение и расселение осуществляется преимущественно многоклеточными образованиями — семенами, формирующимися в результате взаимосвязанных и последовательно протекающих процессов бесполого и полового размножения; характеризуются независимостью оплодотворения от наличия воды.

■ К семенным растениям относятся отделы Голосеменные и Покрытосеменные.

Жизненные формы высших растений

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Высшие растения [Наземные]

Высшие растения легко отличить по внешнему виду от водорослей. Их тело расчленено на органы в связи с воздушным (фотосинтез) и почвенным питанием в усло­виях наземно-воздушной среды.

Нителла (слева) и Элодея (справа)

Строение высших растений

Высшие растения имеют хорошо развитые ткани и органы. Покровные ткани (кожица, пробка, кора) защищают от высыхания и промерзания, обеспечивают газооб­мен с внешней средой. Механические ткани позво­ляют стеблю выносить листья как можно выше, что­бы они не затенялись другими растениями. По проводящим тканям (лубу и древесине) осуществля­ется транспорт воды, солей (восходящий ток) и ор­ганических веществ (нисходящий ток).

Наземные части высших растений (побеги) нахо­дятся в атмосфере, а подземные (корни) — в почве. Корни имеют приспособления для всасывания из почвы воды и минеральных веществ. Так, выросты клеток покровной ткани корня — корневые волоски — значительно увеличивают поверхность корней. Они всасывают воду благодаря возникающему корневому давлению и испарению воды листьями.

Размножение

Размножаются высшие растения бесполым и половым путём. При этом спосо­бы размножения чередуются. При бес­полом размножении образуются споры. Из спор вырастает половое поколение, которое производит половые клетки — гаметы. С участием гамет про­исходит половое размножение. В результате слия­ния мужских и женских гамет (оплодотворения) образуется зигота. Она даёт начало бесполому поко­лению, которое вновь производит споры, и жизнен­ный цикл не прерывается. Для высших растений характерен также такой тип бесполого размноже­ния, как вегетативное, т. е. размножение вегетатив­ными частями тела.

Эволюция высших растений

Наземно-воздушная среда

В конце палеозоя на Земле происходили мощные горообразовательные процессы, площади суши значительно возросли. В ре­зультате растения стали осваивать новую среду — на­земно-воздушную.

По сравнению с водной в наземно-воздушной сре­де условия обитания более сложные: часто возникает дефицит воды, резко изменяется температура, плот­ность воздуха намного ниже плотности воды. Мягкие и хрупкие слоевища водорослей в таких условиях пе­ресыхают и ломаются под собственной тяжестью.

Выход растений на сушу

В процессе эволюции от водорослей произошли первые наземные растения, среди которых естествен­ным отбором сохранялись особи, имевшие наслед­ственные изменения, соответствующие новой среде обитания. Постепенно у растений сформировались ткани и органы. Выход растений на сушу — один из величайших этапов эволюции. Он был подготовлен изменениями в живой и неживой природе: появлени­ем почвы и возникновением озонового экрана, встав­шего на пути губительных для всего живого ультра­фиолетовых лучей.

Усложнение строения

Дальнейшая эволюция высших растений в назем­ных условиях шла по пути дифференциации вегета­тивных органов (появление корней, листьев, более сложное ветвление стебля), развития покровных и механических тканей, проводящей системы, органов размножения.

Свободно плавающие растения

Некоторые высшие расте­ния вернулись на свою «историческую родину» — в во­ду. Корни у них выполняют роль якоря, а обмен веществ с окру­жающей средой осуществляется через всю поверхность тела. Ти­пичный пример — ряска, обита­тель мелких водоёмов. Её плас­тинчатый побег плавает на поверхности воды. Корень име­ет длину 2-3 мм, у некоторых видов рясок его вообще нет.

Классификация

Современная классификация высших растений отражает их разнообразие и историю появления на Земле: Материал с сайта http://wikiwhat.ru

Мхи — высшие растения, имеют вегетативные органы (стебли, листья), их размножение связано с во­дой. Бесполое поколение — коробочка со спорами, Половое поколение — побеги мха. Мхи играют сре­дообразующую роль в болотных экосистемах.

Папоротникообразные (Сосудистые споровые)

Папоротникообразные имеют стебли, листья и кор­ни, их размножение связано с водой. Половое поко­ление — заросток, бесполое — побеги растения.

Голосеменные

Размножение голосеменных не связано с водой. В женских шишках развиваются семязачатки, в муж­ских — пыльца. Голосеменные — доминирующие ви­ды в хвойных лесах.

Покрытосеменные (Цветковые)

Покрытосеменные имеют цветок и семена, скрытые внутри плода. В результате двойного оплодотворения формируются зародыш и эндосперм. Покрытосеменные определяют современный растительный мир Земли.