Отдел Покрытосеменные или Цветковые растения – Magnoliophyta

Размещено на http://www.allbest.ru/

Отдел Покрытосеменные или Цветковые растения - Magnoliophyta

План

1. Общая характеристика цветковых растений

2. Строение цветка

3. Формула цветка

4. Соцветия и их классификация

5. Плоды и их классификация

6. Семя и классификация семян

1. Общая характеристика цветковых растений

Покрытосеменные, или Цветковые, - наиболее высокоорганизованные растения. Это самый большой отдел высших растений, насчитывающий более 350 семейств, 13 тыс. родов и до 240 тыс. видов. Цветковые распространены по всему земному шару. Это самый "молодой" в геологическом масштабе времени отдел (происходят с юрского периода). Большое разнообразие и массовое развитие представителей отдела приходится на середину мелового периода (примерно 120 млн. лет назад). Большинство систематиков считают, что цветковые произошли от одного предка, другие - от различных групп древних растений. Наиболее вероятным предком цветковых считаются вымершие беннеттитовые. Предполагается, что родиной первых цветковых растений была Юго-Восточная Азия. На суше они доминируют среди других отделов растений, составляя основу большинства экосистем. Цветковые - важнейший компонент биосферы, без них невозможна жизнь многих наземных животных и человека. Они составляют среду обитания для многих животных. Благодаря своей удивительной эволюционной пластичности, цветковые освоили широчайший спектр местообитаний на суше, а десятки видов сумели вторично освоить океан.

Цветковые разнообразны по жизненным формам и размерам. Самое маленькое цветковое растение - ряска малая (Lemna minor) в диаметре едва достигает 1,5 мм, а высота гигантских эвкалиптов 100 м и более. Длина тропической древовидной лианы - ротанговой пальмы свыше 300 м!

Преобладающее большинство цветковых - автотрофные растения, но среди них встречаются: паразиты, полностью утратившие хлорофилл и способность к фотосинтезу: повилика европейская (Cuscuta europaea), заразиха пурпурная (Orobanche purpurea), петров крест чешуйчатый (Lathraea squamaria) и др.; полупаразиты, частично питающиеся за счет корневой системы растения-хозяина: погремок малый (Rhinanthus minor), марьянник дубравный, или иван-да-марья (Melampyrum nemorosum) и др. Среди цветковых есть такие жизненные формы, как эпифиты, живущие на ветвях других растений; эпифиллы, живущие на листьях других растений; деревья, кустарники, кустарнички, травы (однолетние, двулетние и многолетние); насекомоядные и др. В процессе эволюции цветковые приобрели разнообразные приспособления к опылению насекомыми.

Признаки покрытосеменных, или цветковых, растений.

1. Наличие цветка - высокоспециализированного органа размножения, под защитой которого формируются мужские и женские гаметофиты. Мужской гаметофит - пыльцевое зерно состоит из двух клеток - генеративной и вегетативной. Генеративная клетка образует две мужские половые клетки, два спермия. Женский гаметофит максимально редуцирован; зародышевый мешок фактически состоит из одной-единственной клетки, в которой ядро разделилось трижды, образовав 8 гаплоидных спор (у голосеменных женский гаметофит образуется только после 8 делений). Так как женский гаметофит скрыт завязью, пыльцевое зерно при оплодотворении попадает на специальную поверхность - рыльце пестика, через которое прорастает двумя пыльцевыми трубками.

2. Двойное оплодотворение.

3. Появление настоящих сосудов - трахей. Часть трахеид ксилемы у цветковых сливается в длинные проводящие трубки. У ситовидных трубок луба (флоэма) возникают так называемые клетки-спутницы, отсутствующие у голосеменных растений.

4. Разнообразные жизненные формы.

2. Строение цветка

Цветок заканчивает побег или боковые побеги. Часть стебля под цветком - цветоножка. Она может быть укорочена или совсем отсутствует и тогда цветок называют сидячим. Цветоножка переходит в цветоложе. Форма цветоложа разнообразна: удлиненная (гравилат), выпуклая (лютик ядовитый), плоская (ромашка), вогнутая (шиповник). В узлах цветоложа расположены все части цветка: стерильные (чашелистики и лепестки) и спороносные (андроцей и гинецеи). Андроцей - это совокупность мужских органов цветка - тычинок, гинецей- совокупность женских органов цветка - плодолистиков.

Чашелистики и лепестки вместе составляют околоцветник. Чашелистики защищают цветок еще в бутоне, цвет их чаще зеленый, поэтому они участвуют в фотосинтезе. Иногда они окрашены в другие цвета и выполняют роль лепестков (калужница, ветреница). Совокупность чашелистиков составляют чашечку. Иногда чашелистики срастаются и образуют сростнолистную чашечку. Лепестки играют иную роль, чем чашелистики: они привлекают опылителей и содействуют успешному опылению. В отличие от чашелистиков, имеющих листовое происхождение, лепестки произошли из тычинок (кувшинка). А у пиона лепестки происходят от чашелистиков.

Совокупность лепестков составляет венчик. Размеры, строение, окраска венчика отличаются большим разнообразием в связи с биологией опыления. У некоторых цветковых растений венчик недоразвит или даже отсутствует, что связано с приспособлением к самоопылению или ветроопылению. Лепестки венчика могут срастаться, образуя сростнолепестный венчик (тыквенные, пасленовые), несросшиеся лепестки образуют раздельнолепестный венчик (лук, капуста). Окраска лепестков зависит от хромопластов (например, у лютиков) или пигментов клеточного сока. В зависимости от кислотности клеточного сока окраска лепестков может меняться, иногда даже в течение дня. Так, у декоративного растения Hibiscus mutabilus утром лепестки белые, днем бледно-розовые, вечером ярко-розовые. У некоторых незабудок во время раскрывания цветков лепестки розовые, а со временем становятся ярко-голубыми. Белый цвет лепестков у вишни, яблони, кувшинки обусловлен отсутствием пигментов и наличием пузырьков воздуха под покровной тканью лепестков. Разнообразие венчиков исключительно велико: они отличаются как по колеру и интенсивности окраски, так и по числу лепестков. Важное значение для характеристики и определения видов имеет взаиморасположение лепестков.

Если в цветке есть и чашечка, и венчик, то околоцветник называют двойным (вишня, колокольчик, гвоздика и др.). Простой чашечковидный околоцветник чаще зеленого цвета (щавель, свекла). Простой венчиковидный околоцветник имеет ярко окрашенные лепестки. Иногда околоцветник совсем отсутствует, цветки называются голыми (белокрыльник, ива).

Цветки бывают обоеполые и раздельнополые. Около 75 % видов покрытосеменных растений содержат на одном растении тычинки и пестики, 25 % имеют в цветках или тычинки, или пестики. Часто такие цветки называют тычиночными, или мужскими, а другие - пестичными, или женскими. Различают растения, у которых на одном экземпляре, как, например, у кукурузы, березы, дуба, развиваются отдельно тычиночные или пестичные цветки. Такие растения называют однодомными. У двудомных растений пестичные и тычиночные цветки находятся на разных экземплярах (конопля, облепиха, тополь). Если на растении развиваются как однополые, так и обоеполые цветки (многие сложноцветные), то их называют полигамными.

У многих цветковых растений цветок актиноморфный (правильный), так как через его плоскость можно провести более одной оси симметрии (гвоздика, тюльпан, первоцвет). Через плоскость зигоморфных (неправильных) цветков можно провести только одну ось симметрии (шалфей, конский каштан павия, тау-сагыз). Существуют еще асимметричные цветки (канна, валериана, конский каштан павия).

Андроцей цветка представлен тычинками. Тычинки - мужские половые органы - образуют большое количество микроспор - пыльцу. Тычинка имеет тычиночную нить, пыльник, состоящий из двух половинок, или тэк, соединенных связником. В каждой половинке пыльника находятся два микроспорангия, которые чаще называют гнездами пыльника, или пыльцевыми мешками. Совокупность тычинок в цветке называется андроцеем. Количество тычинок у растений разнообразно. Нередко число тычинок равно числу лепестков околоцветника (лилия). Во многих случаях число тычинок вдвое или во много раз превышает число лепестков (лютик, шиповник, груша, благородный лавр). Иногда число тычинок минимальное: одна (цинна, канна) или две (сирень, душистый колосок).

Как и части околоцветника, тычинки могут располагаться по спирали (магнолия, лютик), кругами и мутовками (тюльпан, лилия, лавр). Форма тычинок разнообразна. Длина их даже у одного вида растений может быть разной. У большинства яснотковых всего 4 тычинки, 2 длиннее других. Такие тычинки (андроцей) называют двусильными. Если все тычинки свободные, многобратственный. Все сросшиеся тычинки образуют однобратственный андроцей. При двубратственном андроцее все тычинки, кроме одной, срослись.

Гинецей. Внутреннюю часть цветка занимают плодолистики, или карпеллы. Гинецей - это совокупность плодолистиков, производящих семязачатки. Плодолистики, срастаясь, образуют один или несколько пестиков. Пестик состоит из завязи - вместилища семязачатков и развивающихся из них семян, столбика (одного или нескольких) и рыльца, где улавливается и прорастает пыльца. Иногда столбик отсутствует, и тогда рыльце называют сидячим (мак).

Различают разные по строению гинецеи, состоящие из одного или нескольких свободных или сросшихся плодолистиков. Пестик, образовавшийся из одного плодолистика, называют простым, из двух и более сросшихся плодолистиков - сложным.

Гинецей, состоящий из одного простого, т.е. образованного одним плодолистиком пестика, называют монокарпным. Апокарпный гинецеи состоит из двух и более свободных простых пестиков. В процессе эволюции плодолистики могут различным образом срастаться, в результате чего возникает гинецеи, получивший обобщенное название ценокарпного. От количества плодолистиков зависит количество гнезд завязей, где впоследствии будут развиваться семена. Завязи могут быть одногнездные, двугнездные, многнездные. В процессе эволюции произошло большее или меньшее срастание завязи с другими частями цветка. В связи с этим различают верхнюю, нижнюю или полунижнюю завязи.

Верхняя завязь своими боковыми стенками не срастается с другими частями цветка, а лежит свободно на цветоложе (лютик, горох), хотя она может быть и погружена в бокаловидное цветоложе (шиповник). Цветки с верхней завязью часто называют подпестичными.

Нижняя завязь срастается с другими частями цветка (цветоложе, тычинки, лепестки, чашелистики у яблони, огурца). Цветки с такой завязью называют надпестичными. При срастании нижней части завязи с другими частями цветка выделяют полунижнюю завязь (жимолость, бузина, камнеломка).

Гипантий - особая бокальчатая структура, образованная в результате срастания нижних частей покрова и андроцея. У некоторых растений семейства Розоцветные (шиповник и др.) гипантий участвует в образовании плода.

В цветках однодольных и двудольных растений имеются особые железки - нектарники, выделяющие сахаристую жидкость - нектар. Положение нектарников различно. В состав нектара входят различные сахара, аминокислоты, белки, витамины и другие органические и неорганические соединения. Количество нектара - от следов до десятка миллиграммов. Цветки княженики содержат 90 мл. Концентрация Сахаров в нектаре от 30 до 60 %. Очень высокая концентрация Сахаров у цветков черной смородины, клевера, вероники. Выделение нектара у всех растений идет в разное время суток, что имеет большое значение в привлечении опылителей. Утром больше всего нектара у липы, глухой крапивы, душицы, вики. Днем больше нектара у фацелии, кипрея, а у синюхи, медуницы, чины - вечером. Нектарники разнообразны по форме и расположению.

3. Формула цветка

Строение цветка - наличие, отсутствие и расположение различных его частей - можно выразить формулой с помощью буквенных обозначений и цифр. Так, формула включает следующие знаки: Са (calex) - чашечка, Со (corolla) - венчик, A (androceum) - андроцей, G (gynoeceum) - гинецей, Р (perigonium) - простой околоцветник, * - актиноморфный, ^ - зигоморфный цветок. Число членов цветка обозначают цифрами. Если число членов цветка непостоянно или неопределенно, то ставят знак ?. В случае срастания каких-то частей цветка их число ставят в скобки. Если одноименные члены цветка располагаются не в один круг, а в несколько, то между числами ставят знак +. В формуле отражается и положение завязи. Нижняя завязь - над цифрой, указывающей количество завязей, ставят черточку, например G5, верхняя завязь - черточка внизу G2. Еще более полное представление о цветке дает диаграмма, которая представляет собой проекцию цветка на плоскость, т.е. взаимное расположение частей цветка.

4. Соцветия и их классификация

Очень часто на растении образуется лишь один цветок (тюльпан, мак). Одиночные цветки располагаются на главной оси побега, на боковых побегах, а также в их пазухах.

Гораздо чаще цветки формируют группу цветков с определенным расположением, называемую соцветием. Нередко соцветия называют специализированным цветоносным побегом. Отмечается большое разнообразие соцветий по их структуре, размерам и числу цветков. Так, соцветие рогоза содержит до 300 тыс. цветков, а соцветие пальмы корифа достигает длины 10 м с 10 млн цветков.

К настоящему времени выработаны два принципа классификации соцветий, достаточно искусственных. Первый - местоположение соцветий на стебле. В связи с этим различают верхушечные - верхоцветные (закрытые) и боковые - бокоцветные (открытые) соцветия.

У верхоцветного соцветия верхушечный цветок развивается раньше, чем боковые, а боковые распускаются в нисходящей последовательности. У бокоцветных (открытых) соцветий верхушка главной оси не заканчивается цветком, но продолжает некоторое время формировать боковые цветки.

Второй принцип классификации основан на способе ветвления и последовательности развития цветков. По этой классификации выделяют два типа соцветий: моноподиальные и симподиальные.

Моноподиальные соцветия часто называют ботрическими, неопределенными, так как число боковых ветвей неопределенно. В этом типе соцветий четко выражен главный стержень, т.е. ось первого порядка. Различают простые и сложные моноподиальные соцветия.

Простые моноподиальные соцветия. К этому типу соцветий относятся следующие.

Колос - соцветие, в котором цветки лишены цветоножек и сидят непосредственно на оси - в пазухах кроющих листьев (подорожник, вербена, любка двулистная).

Сережка - повислый колос (береза, лещина). Початок - колос с сильно утолщенной осью с поочередно расположенными цветками в пазухах листьев (белокрыльник, женское соцветие кукурузы).

Кисть - соцветие, у которого на главной оси на цветоножках сидят цветки в пазухе кроющих листьев (ярутка, барбарис, люпин).

Щиток - кисть, у которой нижние цветоножки длиннее верхних (груша, спирея).

Зонтик - соцветие, главная ось которого укорочена, а цветоножки имеют почти одинаковую длину и заканчиваются в одной плоскости (первоцвет, лук, сусак зонтичный).

Головка - соцветие с укороченной булавовидной осью, а цветки часто почти без цветоножек (клевер).

Корзинка - на сильно расширенном цветоложе сидят сильно скученные цветки. Верхушечные листья образуют обертку соцветия (подсолнечник, календула, астра).

Сложные моноподиальные соцветия (рис. 129). Это соцветия, у которых оси второго порядка несут простые соцветия.

Сложный колос - на главной оси соцветия сидят простые колоски (пшеница, рожь).

Сложный зонтик - на оси первого порядка находятся оси второго порядка с простыми зонтиками (укроп, тмин).

Метелка - от главной оси отходят ветвящиеся боковые оси, заканчивающиеся цветками (сирень, полынь, мужские соцветия кукурузы).

Сложный щиток - иначе щитовидная метелка (бузина, калина).

Симподиальные соцветия (их называют также цимозными). Ось первого порядка заканчивается цветком, который зацветает первым. На этой оси закладываются оси второго порядка, а на них - оси третьего порядка и т.д. На каждой из осей развивается верхушечный цветок. Симподиальные соцветия представлены монохазием, дихазием, плейохазием.
Монохазии - соцветие, в верхней части главной оси которого отходит ось второго порядка, также несет цветок, из-под него отходит ось третьего порядка с цветком. В зависимости от того, в одну или разные стороны отходят ветви разного порядка, эти соцветия делят на:

завиток - боковые подцветковые ветви развиты с одной стороны (незабудка);

извилину - соцветие, у которого оси второго, третьего и т.д. порядков поочередно отходят в разные стороны (белена, росянка);

дихазий - двулучевой верхоцветник - соцветие, у которого ось каждого порядка имеет две супротивные (подцветочные) оси, заканчивающиеся цветками и также дающие две подцветковые оси с таким же ветвлением (звездчатка, ясколка);

плейохазий - многолучевой верхоцветник, или ложный зонтик, - соцветие, от каждой оси которого с цветком отходит несколько более удлиненных подцветочных осей, образующих мутовку и заканчивающихся цветками.

5. Плоды и их классификация

Плод - орган, развивающийся после оплодотворения из завязи гинецея или гинецея и других частей цветка. Он защищает семена и способствует их распространению. Наружная часть плода - околоплодник. По своей консистенции околоплодник может быть сочным или сухим. На этом основании плоды довольно искусственно делят на сочные и сухие. Кроме того, околоплодник по своему строению неоднороден. Различают наружную, среднюю и внутреннюю части околоплодника. У одних плодов части околоплодников разные и четко выделены (слива), у других - стенки околоплодника одинаковы (лещина).

Кроме того, в плодах может образовываться много семян (арбуз, дыня, мак, горох) или одно семя (липа, дуб). Сухие многосемянные плоды - вскрывающиеся (живокость, сочевичник). Ниже приведена наиболее распространенная классификация плодов.

Плоды сухие многосемянные вскрывающиеся. Листовка - одногнездный плод, образованный одним плодолистиком. Плод многосемянный, сухой. Листовка может быть однолистовкой, если в цветке был один пестик (живокость полевая); многолистовкой - в цветке было несколько пестиков. Расположение листовок в многолистовке различно. Могут быть спиральные (калужница) и круговые многолистовки (сусак зонтичный).

Боб - одногнездный плод, образованный одним плодолистиком. Вскрывается по брюшному и спинному швам (фасоль, вика). Иногда эти плоды вскрываются дробно (копеечник). Есть бобы спирально закрученные, а также односемянные (люцерна, эспарцет).

Стручок, струночек - двугнездный плод, сформированный двумя плодолистиками. Семена прикрепляются к продольной перегородке между двумя створками плода. Вскрываются двумя швами.

Коробочка - многосемянный, одно-, двух- или многогнездный сухой плод, возникший из двух или многих плодолистиков. Коробочки по размерам, характеру вскрывания и форме разнообразны. Среди них есть коробочки, образованные нижней (колокольчик, иван-чай) или верхней завязью (мак, чистотел).

Плоды сухие односемянные невскрывающиеся. Орешек - сухой невскрывающийся плод, сформированный одним плодолистиком. В зависимости от количества пестиков различают орешек (лютики, сабельник), многоорешек (рогоз, роголистник).

Зерновка - околоплодник кожистый, сросшийся с семенной кожурой (пшеница, рожь).

Семянка - околоплодник сухой, кожистый, односемянный, невскрывающийся, семя не срастается с околоплодником (подсолнечник).

Крылатка - семянка с кожистым или перепончатым крыловидным выростом околоплодника (вяз).

Орех - сухой односемянный невскрывающийся плод, околоплодник деревянистый (лещина, липа).

Плоды сочные, одно- и многосемянные, невскрывающиеся.

Костянка - околоплодник дифференцирован на три части: тонкая кожица - экзокарпий, мякоть - мезокарпий, эндокарпий (косточка) более или менее деревянистый (вишня, персик, боярышник). Из сложного гинецея развивается многокостянка (малина, ежевика, костяника).

Одногнездные односемянные костянки формируются из пестика с одним плодолистиком (маслина). У бузины многогнездный плод с одним семенем. Изредка встречается плод сухая костянка, если во время созревания плода средний сочный слой околоплодника становится сухим (миндаль, грецкий орех, кокосовая пальма).

Яблоко - многосемянный многогнездный плод с наружным кожистым, средним сочным и хрящеватым внутренним слоями околоплодника (яблоко, груша, рябина, айва).

Ягода - весь околоплодник, кроме наружного кожистого околоплодника, сочный. Плод многосемянный. Образуется из нижней (черника, смородина) и из верхней завязи (ландыш, томат).

Тыквина - многосемянный плод, развивается из нижней завязи. Околоплодник наружный - твердый, деревянистый, средний и внутренний - сочный и мясистый (арбуз, тыквина, кабачок, огурец).

Померанец - многосемянный многогнездный плод, образованный из нескольких плодолистиков с верхней завязью. Слои околоплодника разные: наружный - кожистый с эфирными железками, средний - губчатый, белый, внутренний - пленчатый, с сочными волосками (лимон, апельсин, мандарин).

цветок андроцей плод семья

6. Семя и классификация семян

Семя представляет собой семязачаток, видоизмененный в результате оплодотворения. У покрытосеменных растений семя находится в плоде, к стенке которого оно прикреплено семяножкой. Семя имеет зародыш, запасающие ткани (эндосперм или перисперм) и кожуру. Иногда запасающая ткань отсутствует и питательные вещества находятся в тканях зародыша.

Зародыш - главная часть семени. Он разный по форме и расположению в семени. Зародыш имеет зародышевый корень и побег (стебель с отходящими от него семядолями либо одной - у однодольных или с двумя - у двудольных). Семядоли (первые зародышевые листья) гомологичны листьям. Они являются боковыми придатками оси зародыша - гипокотиля. У некоторых высокоспециализированных однодольных семядоля трансформирована в щиток, в защитный орган почечки - гипокотиль. Из меристемы почечки развивается эпикотиль. На верхушке зародышевого стебля - зародышевая почка. У некоторых растений зародыш слабо дифференцирован (пион). У ландыша и купены зародыш совсем не дифференцирован, а имеется только группа клеток - предзародыш.

Запасные вещества семени разнообразны. Кроме органических (белки, жиры, углеводы) есть и минеральные вещества. В одних семенах преобладает крахмал (пшеница, каштан, дуб), в других - масло (конопля, подсолнечник, лен, миндаль, клещевина). Меньше всего в семенах белков. Но в масличных семенах их больше, чем в других семенах. Наивысшее количество белков в семенах бобовых - до 44 % (люпин, соя).

Кожура семени выполняет защитную функцию и в то же время способствует проникновению воды, необходимой для прорастания зародыша в нужный момент. У многих растений кожура плотная, трудно проницаемая для воды. При прорастании семян некоторых растений кожура разрыхляется постепенно и растение прорастает поэтапно. Такое растянутое во времени прорастание семян биологически выгодно для вида.

На кожуре семени образуются разнообразные выросты, способствующие распространению семян. Наружные клетки кожуры способны ослизняться. Это помогает семени притягивать воду для прорастания (лен, базилик) и удерживаться в земле, сливаясь с частицами почвы. Иногда в клетках кожуры откладываются запасные вещества.

Различают несколько типов семян, которые отличаются друг от друга структурой зародыша, его дифференцировкой, наличием или отсутствием специальных запасающих тканей.

Примерами различных типов семян могут быть следующие:

Семена имеют кожуру, эндосперм и односемядольный (рогоз) или двусемядольный зародыш (морковь, клещевина).

У семян есть кожура, односемядольный (частуха, рогоз) или двусемядольный (дуб, фасоль) зародыш, нет эндосперма.

У семян имеется кожура, сохраняется эндосперм, образуется предзародыш (ландыш майский, хохлатка).

Семена имеют кожуру, предзародыш. Семена очень мелкие (любка двулистная, грушанка).

Под кожурой семян - перисперм, эндосперм и односемядольный (имбирь) или двусемядольный (перец) зародыш.

У семян есть кожура, перисперм, односемядольный (канна) или двусемядольный (раффлезия, гвоздика) зародыш.

Литература

1. Яковлев Г.П., Челомбитько В.А., «Ботаника». Санкт-Петербург, 2003.

2. Положий А.В., Гуреева И.И. Высшие растения. Анатомия, морфология, систематика. Томск, 2004.

3. Долгачева В.С., Алексахина Е.М. М.: Academia, 2003. 416с. ISBN 5-7695-0916-3

4. Рейвн П., Эверт Р., Айкхорн С. «Современная ботаника»,М., Мир,1990.

5. Бавтуто Г.А., Еремин В.М. Практикум по анатомии и морфологии растений //Минск: ООО «Новое знание», 2002.

6. Бавтуто Г.А., Еремин В.М., Жигар М.П. Атлас по анатомии растений //Минск. Ураджай, 2001.

7. Медведев С.С. Физиология растений. СПб, 2004.

Размещено на Allbest.ru