Особенности строения растений

Размещено на http://www. allbest. ru/

1. Морфологическая характеристика стебля. Общий план развития первичной анатомической структуры стебля. Характеристика топографических зон стебля, особенность заложения и развития проводящей системы стебля

жилкование мейоз растение пыльца

Стембель -- удлинённый побег высших растений, служащий механической осью, также выполняет функцию проводящей и опорной базы для листьев, почек, цветков.

Стебель представляет собой ось побега, несущая листья и почки. Основные функции стебля - опорная и проводящая.

На начальных этапах развития побега складывается первичная анатомическая структура стебля, сохраняющаяся у однодольных в течение всей жизни. У двудольных и голосеменных первичная структура довольно быстро нарушается в результате разного рода вторичных изменений и в итоге формируется так называемое вторичное строение стебля.

I. По положению в пространстве стебли бывают: прямостоячие, приподнимающиеся, ползучие, лазающие, вьющиеся и т. д.

II. Ветвление побегов.

1. Дихотомическое - точка роста вильчато разделяется на 2 новые доли (низшие споровые, плауновидные, мохообразные).

2. Моноподиальное - главная ось растет своей верхушкой, боковые ветви развиваются из боковых почек, которые тоже ветвятся моноподиально (хвойные - очень ценятся стволы в лесотехническом деле, кораблестроении).

3. Симподиальное - верхушечная почка отмирает, вместо нее развивается боковая почка, растет часто в вертикальном направлении, как бы продолжая рост главного стебля и т. д. (береза, ивы, яблоня, томат, картофель).

Известно смешанное ветвление: сначала моно-, затем симподиальное ( у древесных плодовых, хлопчатника).

Интенсивное распускание большого числа почек делает побег укороченным, что обеспечивает развитие на кроне огромного количества листьев, т. е. большой фотосинтезирующей поверхности.

4. Ложнодихотомическое ветвление - под верхушечной почкой образуется две супротивно расположенные пазушные почки; трогаясь в рост, они образуют развилку (омела, дурман, гвоздика, сирень, конский каштан).

Изучение систем ветвления имеет огромное практическое значение. Можно регулировать урожай.

III. Листорасположение:

1. Очередное - узел имеет один лист (яблоня, береза, клен).

2. Супротивное - два листа в узле (губоцветные, валериана, гортензия).

3. Мутовчатое - три и более листьев (олеандр).

4. Прикорневая розетка (первоцвет).

Среди травянистых растений существуют озимые и яровые формы:

а) если семена прорастают весной - яровые;

б) озимые - прорастание семян осенью (0-5 град. ).

Стебель обладает длительным ростом в длину с помощью верхушечной меристемы в конусе нарастания или вставочной меристемы.

Конус нарастания у покрытосеменных и части голосеменных состоит из двух гистологически разных частей, обладающих разной меристемной активностью. Наружная часть - туника, клетки ее делятся перпедикулярно поверхности стебля и образуют эпидерму.

Первичная структура стебля закладывается при дифференциации клеток верхушечной меристемы. На уровне первых листовых зачатков клетки туники и корпуса перестают делиться; периферическая их часть идет на формирование первичной коры, внутренняя часть на формирование сердцевины.

Флоэма образуется раньше ксилемы и развивается центростремительно, сначала протофлоэма, затем протоксилема (кольчатые и спиральные сосуды), затем метаксилема.

Покровная ткань стебля травянистого двудольного растения - эпидерма. Клетки мало извилистые, вытянутые в направлении стебля, устьиц мало или нет.

Первичная кора состоит из колленхимы в виде тяжей в углах стебля у губоцветных или в его ребрах у зонтичных, реже в виде кольца - у тыквенных, пасленовых. На периферии первичная кора состоит из чередующихся полосок хлоренхимы и механической ткани. Во внутренней части - бесцветная паренхима. Самый внутренний слой - эндодерма, в ряде случаев - крахмалоносное влагалище, содержащее мелкие зерна оберегаемого крахмала. Периферическая часть центрального цилиндра часто представлена перициклической склеренхимой или паренхимой.

В результате деятельности прокамбия и остальной первичной меристемы конуса нарастания образуется первичное строение стебля. В первичном стебле обычно различают первичную кору и стелу (центральный цилиндр). В отличие от корня первичная кора снаружи покрыта эпидермой.

Совокупность тканей стебля, расположенных внутрь от коры, называется центральным цилиндром (стелой). Он занимает центральную часть стебля внутрь от эндодермы, с которой граничит самый наружный слой центрального цилиндра - перицикл. Под ним располагаются проводящие ткани, которые, в свою очередь, охватывают сердцевину. Вся система проводящих тканей в осевых органах, рассматриваемая как единое целое, является стелой. В состав стелы входят, кроме ксилемы и флоэмы, перицикл, сердцевинные лучи и сердцевина.

Сердцевина расположена в центре стебля и состоит преимущественно из паренхимы. Сердцевина многих растений частично разрушается, и тогда стебель становится полым. В стебле сердцевина сообщается с первичной корой при помощи паренхимной ткани, расположенной радиальными рядами и получившей название сердцевинных лучей. Наружная часть сердцевины может несколько отличаться от основной ее массы, напр. , меньшими размерами клеток и более толстыми оболочками. Эта морфологически четко выделяющаяся зона называется перимедуллярной зоной.

В стебле большинства однодольных растений первичная кора и сердцевина не выражены, так как проводящие пучки располагаются по всему поперечному сечению стебля.

В Стебель выделяют анатомо-топографические зоны: наружную -- эпидермис, внутреннюю -- центральный цилиндр, или стелу, и расположенную между ними зону первичной коры, внутренний паренхимный слой которой превращен в эндодерму. Последняя граничит с периферической зоной стелы (представленной паренхимной или механической тканями) -- перициклом (у некоторых растений его нет) . Большая часть стелы состоит из проводящих тканей, флоэма находится снаружи от ксилемы.

2. Переход от первичной анатомической структуры к вторичной. Многообразие вторичного строения стеблей у двудольных растений (травянистых и деревянистых). Особенности строения стеблей однодольных растений

В стебле различают первичное и вторичное строение. Первичное строение формируется в конусе нарастания. Все ткани стебля при этом являются производными первичной меристемы. Вторичное строение складывается позже. Оно формируется за счёт деятельности вторичной боковой меристемы - камбия и феллогена. У травянистых двудольных растений выделяют три типа вторичного анатомического строения стебля - пучковый, промежуточный и непучковый.

Развитие вторичного строения стебля. Проводящие пучки растений способны к вторичному утолщению. Поэтому началом вторичных изменений в стебле является заложение межпучкового камбия. Он образуется в сердцевинных лучах путём деления клеток основной паренхимы. Затем камбий распространяется вглубь сердцевинного луча. Межпучковый и пучковый камбий образуют сплошное кольцо.

В стебле большинства однодольных растений первичная кора и сердцевина не выражены, так как проводящие пучки располагаются по всему поперечному сечению стебля .

У голосеменных и большинства двудольных покрытосеменных рост стебля в толщину осуществляет камбий, образующий вторичные ткани. Он возникает в виде цилиндра между первичной ксилемой и первичной флоэмой и остается в относительно том же положении неопределенно долго, откладывая по направлению к центру оси вторичную ксилему (метаксилему), а кнаружи - вторичную флоэму (метафлоэму). Существует несколько способов заложения и деятельности камбия:

* непучковый тип - камбий закладывается в виде непрерывного кольца, откладывая сплошные слои вторичных проводящих тканей ( стебель липы);

* переходный тип - закладывается как пучковый, так и межпучковый камбий. Межпучковый камбий образуется из паренхимы. Из него дифференцируются новые проводящие пучки, которые расположены между более крупными пучками (подсолнечник);

* пучковый тип :

а) закладывается пучковый и межпучковый камбий. Межпучковый камбий дифференцируется в лучевую паренхиму или механические элементы ( стебель кирказона);

б) закладывается только пучковый камбий, т. е. камбий находится только внутри пучков. Пучки разделены основной паренхимой, которая даже в наиболее старых участках стебля не одревесневает.

У однодольных растений сосудисто-волокнистые пучки замкнутые (лишенные камбия), они рассеяны по всей толще стебля. Первичное строение стебля однодольных растений сохраняется в течение всей жизни растения, а потому их стебли в большинстве случаев не бывают толстыми. На поперечном срезе стебля кукурузы при малом увеличении, прежде всего, бросаются в глаза сосудисто-волокнистые пучки, разбросанные по всей толще стебля. Промежутки между пучками заполнены основной тканью, а снаружи виден эпидермис и под ним кольцо механической ткани (склеренхимы), придающей прочность стеблю. Каждый сосудисто-волокнистый пучок состоит из сосудов древесины (кольчатых, спиральных, пористых), окруженных древесинной паренхимой, лубяной части (флоэмы) и склеренхимных волокон. В сосудисто-волокнистых пучках кукурузы, так же как и в сосудистых пучках тыквы, лубяная часть (флоэма) содержит ситовидные трубки и сопровождающие клетки.

Однако в отличие от тыквы лубяная часть расположена только с наружной стороны, тогда как у тыквы мы видели ее как с наружной, так и с внутренней стороны. Поэтому если сосудистые пучки тыквы называются двухсторонними или биколлатеральными, то у кукурузы, как и у большинства других растений, они называются односторонними или коллатеральными. Кроме того, пучки кукурузы замкнутые, так как не имеют камбия, тогда как у тыквы и большинства других двудольных открытые, то есть имеют камбий.

У однодольных растений пучки общие - одновременно и стеблевые, и листовые у стебля двудольных растений бывают пучки двух родов: одни собственно стеблевые, другие собственно листовые.

3. Лист как компонент побег

А)лист-наружный вегетотивный орган растения, основной функцией которого является фотосинтез. пластинчатую структуру, чтобы дать клеткам, содержащим вхлоропластах специализированный пигмент хлорофилл, доступ к солнечному свету. Лист также является орг ном дыхания, испарения и гуттации (выделения капель воды) растения. Листья могут задерживать в себе воду и питательные вещества, а у некоторых растений выполняют и другие функции.

Б) Зачаток листа возникает экзогенно на конусе нарастания побега, несколько ниже его верхушки, как боковой вырост в виде овального бугорка. Сначала его клетки делятся во всех трех направлениях и зачаток листа растет в толщину и высоту. Довольно рано рост в толщину прекращается и зачаток листа становится плоским. Клетки на нижней, отстоящей от верхушки побега стороне делятся интенсивнее, и листовой зачаток загибается внутрь, прикрывая конус нарастания. Вначале зачаток листа не разделен на части, но вскоре можно различить две части - верхнюю и нижнюю, причем верхняя (апикальная) первое время растет быстрее нижней (базальной). Деятельность верхушечной меристемы (акропетальный рост) прекращается очень быстро, и начинают функционировать одна или несколько вставочных меристем (базипетальный рост), т. е. перестает расти верхушка листа и начинает или, вернее, продолжает расти его основание. Уже в почке бывают заложены все части листа. Когда лист выходит из почки, происходит разрастание уже заложенных частей и дифференциация их анатомической структуры. При этом последним разрастается черешок.

В)Основание листа бывает клиновидное , округлое , сердцевидное , стреловидное , копьевидное , неравнобокое , срезанное (усечённое)и и суженное .

Черешок: у многих растений между пластинкой листа и стеблем находится черешок, по внешности похожий на стебель, но по происхождению являющийся частью листа. Черешки служат для лучшего расположения листьев на стебле по отношению к свету. Листья с черешками называют черешковыми, без черешков - сидячими.

Прилистники: многих растений из основания листа образуются особые выросты, так называемые прилистники , обыкновенно парные (справа и слева), имеющие вид пленочек, чешуек, маленьких листочков, щетинок, колючек (белая акация, держи-дерево), у некоторых листовидные (горох, трехцветная фиалка, подмаренники).

E) Очерёдное (последовательное) -- листья располагаются по одному (в очередь) на каждый узел (берёза, яблоня, роза, традесканция, циссус, пеларгония).

Супротимвное -- листья располагаются по два на каждом узле и обычно перекрёстно-попарно, то есть каждый последующий узел на стебле повёрнут относительно предыдущего на угол 90°; либо двумя рядами, без поворота узлов (сирень, яснотка, мята, жасмин, фуксия).

Мутомвчатое -- листья располагаются по три и более на каждом узле стебля -- мутовке. Как и супротивные листья, мутовки могут быть перекрёстными, когда каждая последующая мутовка повёрнута относительно предыдущей на угол 90°, или на половину угла между листьями. Супротивные листья могут показаться мутовчатыми на конце стебля (элодея, вороний глаз, олеандра).

Роземточное -- листья, расположенные в розетке - все листья находятся на одной высоте и расположены по кругу (камнеломка, хлорофитум, агава).

Ж) ФОРМАЦИИ ЛИСТЬЕВ -- форма и порядок размещения листьев на стебле или побегах. Различают нижние или низовые, срединные или стеблевые, а также верхние или верхушечные листья.

Гетерофиллия(видоизменения)

Листовые колючки -- могут быть производными листовой пластинки -- одревесневшие жилки (барбарис), или в колючки могут превращаться прилистники (акация). Такие образования выполняют защитную функцию. Колючки могут образовываться и из побегов (см. Видоизменения стеблей). Отличия: колючки, образованные из побегов, растут из пазух листа.

Усики образуются из верхних частей листьев. Выполняют опорную функцию, цепляясь за окружающие предметы (пример: Чина, горох)

Филлодии -- черешки, приобретающие листовидную форму, осуществляющие фотосинтез. При этом настоящие листочки редуцируются.

Ловчие листья -- это видоизменённые листья, служащие ловчими органами хищных растений. Механизмы ловли могут быть разными: капельки клейкого секрета на листьях (росянка), пузырьки с клапанами (пузырчатка) и т. д.

Мешковидные листья образуются вследствие срастания краёв листа вдоль средней жилки, таким образом, что получается мешок с отверстием наверху. Бывшие верхние стороны листьев становятся внутренними в мешке. Получившаяся ёмкость служит для хранения воды. Через отверстия внутрь врастают придаточные корни, поглощающие эту воду. Мешковидные листья характерны для тропической лианы дисхидии Раффлеза.

Суккулентные листья -- листья, служащие для запасания воды (Алоэ, агава).

4. Анатомическое строение листьев двудольных, однодольных и голосеменных растений. Формирование проводящей системы листа, связь проводящей системы листа с проводящей системой стебля. Жилкование листа, понятие об открытом и закрытом жилковании, классификация типов жилкования листа

Двудольные. С обеих сторон листовая пластинка покрыта эпидермисом, который регулирует газообмен и транспирацию. В клетках кожицы нет хлоропластов, поэтому они беспрепятственно пропускают свет к основным тканям листа. Наружные стенки клетки кожицы, особенно с верхней стороны листа, утолщены и покрыты слоем воска или воскоподобного вещества - кутина, что предохраняет лист от перегрева и излишнего испарения воды. Этому способствует также погружение устьиц вглубь листовой пластинки, формирование волосков, создающих разные виды опушения.

Особенности внутреннего строения листа определяются его главной функцией - фотосинтезом. Важнейшей тканью листа является хлорофиллоносная паренхима (хлоренхима). Эта ткань образует мякоть листа, или мезофилл, в клетках которого сосредоточены хлоропласты и происходит фотосинтез. Остальные ткани обеспечивают нормальную работу мезофилла. Система разветвленных проводящих пучков, которые пронизывают листовую пластинку во всех направлениях, снабжает лист водой и обеспечивает постоянный отток органических веществ от листа к другим органам растения. Механические ткани (склеренхима, колленхима) совместно с живыми клетками паренхимы (мезофилла) и эпидермиса обеспечивают определенную структуру и высокую прочность листовой пластинки. Поэтому сравнительно тонкие и нежные листовые пластинки способны занимать в пространстве такое положение, при котором создаются наилучшие условия освещения и газообмена.

Мезофилл занимает все пространство между верхним и нижним эпидермисом листа, исключая проводящие пучки и механические ткани. Клетки мезофилла имеют округлую или слегка вытянутую форму, с тонкими и неодревесневшими стенками.

В центре листа находится крупный проводящий пучок, а сбоку более мелкие пучки. В составе пучка ксилема повернута к верхней, а флоэма - к нижней стороне листа. Проводящие пучки с окружающими их тканями называют жилками. Они образуют в листе непрерывную систему, связанную с проводящей системой стебля.

Листья у большинства хвойных узкие и игольчатые, такие листья называются хвоей, однако у более древних родов (например, у некоторых видов араукариевых и подокарповых) листья ланцетные и даже широколанцетные.

Кроме зеленых фотосинтезирующих листьев, у некоторых хвойных имеются коричневые чешуевидные листья.

Размещение проводящих пучков то есть жилкование, придает листьям характерный вид. Слово «жилкование» происходит от термина жилка, который применяется в ботанике либо к проводящему пучку или группе тесно сближенных пучков, либо к пучкам совместно с пространственно объединенной с ними непроводящей тканью. В настоящей главе термином жилка мы обозначаем проводящий пучок или группу тесно сомкнутых пучков.

Для листа может быть характерно наличие одной, двух или более жилок. Примеры листьев с одной жилкой можно найти у хвойных и у Equisetum, тогда как листья со многими жилками обычно для высших папоротников и покрытосеменных. У покрытосеменных преобладают два типа жилкования - сетчатое и параллельное. При сетчатом жилковании, которое широко распространено среди двудольных, различные по размерам жилки боразуют анастомозирующую сеть, причем мелкие жилки отходят от более крупных. У листьев с параллельным жилкованием, которые характерны для однодольных, жилки сравнительно одинакового размера располагаются продольно, но сходятся друг с другом и сливаются у верхушки листа или на обоих концах пластинки или у ее краев.

Связь проводящих систем листа и стебля. Расположение проводящих пучков в стебле указывает на тесную связь в строении и развитии между ним и его боковыми придатками, то есть листьями. Общий термин « побег » служит не только удобным обозначением для комплекса надземных вегетативных органов, но и отражает эту взаимосвязь.

Прокамбиальные тяжи стебля начинаются сразу же за апикальной меристемой под развивающимися листовыми примордиями, а иногда под местом их будущего заложения еще до начала этого развития. По мере роста примордиев в длину тяжи дифференцируются по направлению к кончику листа. Таким образом, уже с самого начала прокамбиальная система последнего оказывается непрерывно связанной с прокамбием стебля.

В каждом узле один или более проводящих пучков идут от центрального цилиндра стебля через кору в лист ( или листья ) данного узла. В стебле пучок, направляющийся от продольного стеблевого пучка к основанию листа, где он связывается с проводящей системой последнего, называется листовым следом, а широкий промежуток, то есть участок основной ткани, находящийся в центральном цилиндре над местом отхождения листового следа, называется листовым прорывом. В один лист может входить из стебля один или более листовых следов. Число междоузлий, которые они при этом пересекают, различно, то есть длина листовых следов неодинакова.

Если проследить ход проводящего пучка вверх и вниз по стеблю, выяснится, что он связан с несколькими листовыми следами, образуя так называемый симподий. В одних стеблях некоторые или все симподии взаимосвязаны, в то время как в других каждый из них представляет собой независимый проводящий комплекс. В любом случае структура проводящей системы стебля отражает расположение на нем листьев.

Жилки листа - это сосудистая ткань, которая находится в губчатой прослойке мезофилла. Узор разветвления жилок в большинстве случаев дублирует структуру разветвления растения. Основные виды жилкования листьев - сетчатое, параллельное и дихотомическое. Выделяют два подкласса жилкования листьев: дуговое и краевое. В первом случае основные жилки практически достигают концов краев листа, однако заворачивают, не пересекая край. При краевом жилковании основные жилки подходят к концам листьев.

5. Метаморфозы и их причины

Наряду с такими -- главными -- функциями (корень закрепляет растение на субстрате, поглощает почвенные растворы и передает их в побеговую систему, стебель обеспечивает размещение листьев в пространстве, проводит к ним поглощенные корнями вещества, листья осуществляют фотосинтез) каждый орган выполняет и дополнительные функции. Так, апексы корней и побегов, а также молодые растущие листья продуцируют физиологически активные вещества, фитогормоны, в совокупном действии обеспечивающие согласованный рост побеговой и корневой систем. Листья не только фотосинтезируют, но и защищают апекс побега в почке. Молодые стебли участвуют в фотосинтезе. Относительное значение разных функций органа в ходе эволюции может измениться, и тогда какая-либо из прежних дополнительных функций становится главной. Со сменой главной функции связано изменение строения органа. Если изменение значительно, то говорят о метаморфозе органа. У растения обычно имеется множество одноименных органов, и очень часто метаморфизированными становится только часть их, а остальные сохраняют свои прежние главные функции и строение. Гомологичные органы- органы одинакового происхождения, но спецализировавшиеся на выполнении различных функций (гомологичны корневища, клубни, колючки боярышника, кладодии, филлокладии, усики винограда и тыквы, т. к. все они историчеески развились из листостебельного побега). Аналогичные органы- органы, сходные функционально, а в связи с этим и и морфологически, но имеющие разное происхождение (аналогичны корневые шишки и побеговые клубни- мясистые образования с запасом питательных веществ, однако первые до конца жизни сохраняют радиальное расположение экзархной первичной ксилемы, а воторые- проводящую систему стеблевого типа; аналогичны колючки боярышника(=побег: наличие на ранней стадии их развития мелких листьев и почек, расположение колючки в пазухе листа) и барбариса(=кроющий лист: располагается под укороченным побегом)). Метаморфоз корня и побега. Корневище или Ризом (корнеподобный) это долговечный подземный побег, выполняющий функции вегетативного возобновления, размножения и нередко отложения запасов. Бывает подземным и надземным. Клубни - утолщения подземного побега как у картофеля. Клубневые утолщения начинают развиваться на концах подземных стеблей - Столонов. Столоны недолговечны и разрушаются обычно в течение вегетационного периода, этим они и отличаются от корневищ. Ведущая функция вегетативное возобновление и размножение. Клубнелуковица гладиолуса похожа по внешнему виду на луковицу. ее стеблевая часть сильно развита и превращена в клубень, содержащий запасные вещества. Снизу клубнелуковицы возникают многочисленные придаточные корни, образующие мочковатую систему. Луковица вид сильно укороченного подземного побега. Она имеет небольшую стеблевую часть - донце. К донцу прикреплены многочисленные сочные листья, налегающие друг на друга и получившие название луковичных чешуй. Кочан наблюдается у обычной культурной капусты. Колючки побегового происхождения - это видоизмененные укороченные побеги. Нередко они начинают развиваться как нормальные облиственные побеги, а затем одревесневают и утрачивают листья. Стелющиеся растения формируют особый тип побегов, служащих для вегетативного размножения, такие как Плети и Столоны. Полярность - ориентация в пространстве морфологических процессов и структур организмов, приводящая к возникновению морфофизиологических различий на противоположных концах (или сторонах) клеток, тканей, органов и организма в целом. Напр. , у семенных растений полярность проявляется уже в зиготе и зародыше, где формируются 2 полярно противоположных органа - листовая почка и корень.

Симметрия - анатомическое описание формы тела или геометрического рисунка растения. Конвергенция - схождение признаков в процессе эволюции неблизкородственных групп организмов, приобретение ими сходного строения в результате существования в сходных условиях и одинаково направленного естественного отбора. Корреляция - взаимозависимость строения и функций клеток, тканей, органов и систем организма, проявляющаяся в процессе его развития и жизнедеятельности.

Редукция -- процесс, имеющий место при созревании мужских и женских половых элементов и сводящийся к тому, что количество находящихся в ядре половой клетки элементов красящегося вещества (хроматина или нуклеина) уменьшается вдвое.

Абортирование - полное утрачивание растениями какого-либо органа.



6. Понятие о размножении, классификация и эволюция способов размножения. Характеристика способов размножения. Место мейоза в жизненном цикле растений. Особенности образования, строения и типа спор. Особенности образования и типы гамет. Понятие о половом процессе, типы полового процесса у низших и высших растений

Размножение ? это присущее всем живым организмам свойство воспроизведения себе подобных, обеспечивающее непрерывность и преемственность жизни. Результатом размножения является длительное существование видов в пространстве и во времени. Потеря способности к воспроизведению ведет к вымиранию вида.

Иногда под размножением понимают увеличение числа особей данного вида. Однако вид может существовать неопределенно долго, не увеличивая числа особей, а заменяя дочерними организмами родительские. Такое явление часто называют воспроизведением.

Различают два пути размножения -- половой и бесполый. При полового размножения дочерние особи развиваются из зиготы, образующейся в результате слияния женской и мужской половых клеток ? гамет.

Бесполое размножение характеризуется отсутствием полового процесса и осуществляется без участия половых гамет. Представлено двумя формами: а) вегетативным размножением; б) размножением специализированными клетками -- спорами (греч. spora -- посев, сеяние).

Один и тот же организм может размножаться как половым, так и вегетативным путем, что и обеспечивает растениям способность к быстрому и широкому расселению.

Вегетативное размножение ? образование новой особи путем отделения жизнеспособной части вегетативного тела родительского растения с последующей регенерацией (возобновлением) недостающих органов.

С возрастом способность к вегетативному размножению резко снижается. Снижение способность к образованию пневой поросли у древесных растений учитывается при определении возраста рубки насаждений. Это очень важно для ведения хозяйства в дубравах, грабовых, березовых и ольховых лесах.

Способы естественного вегетативного размножения ().

1) Размножение делением клетки (одноклеточные водоросли);

2) Случайным отделением от таллома отдельных участков

3) Размножение выводковыми почками

4) «Живорождение»

5) Зимующие почки

6) Размножение при помощи надземных ползучих побегов

7) Размножение корневищами

Споры -- это специализированные не дифференцированные в половом отношении гаплоидные клетки, служащие для размножения и расселения.

Формирование спор на растении называют спороношением. Споры, возникающие путем мейоза называются мейоспорами (наблюдается у высших растений).

Растения, у которых все споры одинаковы по размерам и по физиологическим особенностям, называются равноспоровыми. У разноспоровых организмов на одной особи или на разных особях образуются различные по размерам и физиологическим особенностям споры: мелкие ? микроспоры (при прорастании дают мужские особи), крупные ? мегаспоры (при прорастании дают женские особи).

Формирование спор происходит внутри спорангия, который у высших растений ? многоклеточный с одно- или многослойными стенками. Спорангий заполнен образовательной тканью ? археспорием, иногда это одна клетка. В результате митотического деления клеток археспория образуется спорогенная ткань, из которой путем мейоза образуются споры.

У низших растений, обитающих в воде, споры снабжены жгутиками, с помощью которых передвигаются в воде. Это так называемые зооспоры.

Споры наземных растений неподвижны, не имеют жгутиков, разносятся ветром и имеют твердую клеточную оболочку.

Типичный половой процесс -- это слияние женской и мужской половых клеток ? гамет и образование зиготы. Гаметы всегда гаплоидны. Зигота в результате слияния гамет содержит диплоидный набор хромосом. Этап слияния ядер гамет называют оплодотворением.

Половое размножение свойственно всем эукариотам, которые имеют особые органы для формирования гамет -- гаметангии. В связи с формированием гамет разного типа выделяют различные типы полового процесса.

Различают несколько типов половых процессов:

1) хологамия ? наиболее простой тип. . У них сливаются целые одноклеточные организмы, выступающие одновременно и в роли гамет, и в роли гаметангиев. Сливающиеся клетки внешне не отличаются друг от друга.

У большинства растений гаметы формируются в гаметангиях. У низших растений гаметангии одноклеточные. Содержимое клетки делится и дает гаметы. У высших растений и гаметангии, и спорангии многоклеточные. Гаметы всегда голые, без твердой оболочки, часто снабжены жгутиками.

2) Если сливающиеся гаметы одинаковы морфологически (по форме и размерам), то половой процесс называется изогамным. Он встречается у водорослей и некоторых грибов. Гаметы свободно перемещаются в воде с помощью жгутиков.

3) Если сливающиеся гаметы подвижны и отличаются размерами, то половой процесс называется гетерогамным . Он встречается у некоторых растений и грибов.

4) У многих низших и всех высших растений половой процесс оогамный . Женская гамета лишена жгутиков, неподвижна, имеет значительные размеры и большой запас питательных веществ. Ее называют яйцеклеткой. Мужская гамета маленькая, подвижная, имеет жгутики и состоит из крупного ядра и небольшого количества цитоплазмы и называется сперматозоидом. У большинства семенных растений мужские гаметы утратили жгутики и называются спермии. Гаметангии, в которых образуются яйцеклетки, у низших растений называют оогониями, а у высших -- архегониями. Мужские гаметангии у всех растений называют антеридиями .

Отличие митоза от мейоза состоит в том, что митоз -- это такое деление клетки, в результате которого получаются две клетки с исходным набором хромосом; митоз -- это бесполый процесс размножения. При мейозе в результате двух последовательных митотических делений из исходной диплоидной клетки (2п) образуются четыре гаплоидные (п). При этом происходит перекомбинация наследственных признаков вследствие кроссинговера, происходящего в профазе I мейоза.

7. Понятие о жизн. цикле и поколениях у растений. Основные закономерности чередования поколений (смены фаз развития)и жизн. цикл у растений . Возникнов. особого способа размножения - семенного

Жимзненный цимкл -- закономерная смена всех поколений (онтогенезов), характерных для данного вида живых организмов.

ЧЕРЕДОВАНИЕ ПОКОЛЕНИЙ, смена поколений в жизненном цикле организмов. При этом поколения (генерации) отличаются способами размножения.

У растений чередование поколений выражается сменой в цикле развития гаплоидного - полового поколения, или гаметофита, и диплоидного - бесполого, или спорофита. На гаметофите развиваются половые органы, образующие гаметы; на спорофите - органы бесполого размножения (спорангии или зооспорангии), которые в результате мейоза образуют гаплоидные споры, дающие новое половое поколение. У разных растений в цикле развития преобладает либо половое, либо бесполое поколение. При преобладании полового поколения (у мхов) спорофит, или спорогон, развивается на зелёном растении (гаметофите) в виде коробочки со спорами. При преобладании бесполого поколения (у папоротников, плаунов, хвощей, голосеменных) спорофит представлен зелёным растением, на котором развиваются спорангии, а гаметофит - слабо развитым заростком, растущим отдельно или развивающимся на спорофите.

Для некоторых водорослей и всех высших растений характерна первичная смена поколений с правильным чередованием полового (гаметофитного) и бесполого (спорофитного) поколений.

На растениях бесполого поколения (спорофитах) созревают споры. При образовании спор происходит редукционное деление (мейоз). Из спор развивается следующее половое поколение - гаметофиты. Они бывают мужские и женские. На них развиваются гаметы соответственно: сперматозоиды и яйцеклетки. Из оплодотворенной яйцеклетки (зиготы) развивается спорофит. Следовательно, в ядрах клеток гаметофита гаплоидный набор хромосом (п), а спорофита - диплоидный (2п).

Размножение семенами

Размножение семенами позволяет получить большое количество растений при минимальных затратах. Этот генеративный способ размножения естественен для растения. Но из-за скрещивания генов родителей молодое растение не всегда бывает похожим на материнское растение.

8. Определение понятия “цветок”. Расположение цветков на растении. Соцветия: особенности строения, классификация, биологическое значение. Общий план строения цветка

Цветок - орган семенного размножения покрытосемянных растений. В цветках происходит образование микро- и мегаспор, гамет, опыление, оплодотворение, развитие зародыша и образование плода с семенами. Цветок состоит из цветоножки, цветоложа, околоцветника, андроцея и гинецея. Цветоножка - междоузлие под цветком, оно соединяет его со стеблем. Цветки без цветоножек называются сидячими. На цветоножке могут располагаться листочки называемые прицветником. Цветоложе это расширенная часть цветоножки, к которой крепятся все остальные части цветка. Большинство растений имеют цветки с пестиками и тычинками и являются обоеполыми. Некоторые растения имеют однополые цветки. В зависимости от симметрии различают актиноморфные, зигоморфные и ассиметричные. Околоцветник бывает простым и двойным, двойной околоцветник состоит из чашечки и венчика, чашечка в основном выполняет защитную функцию состоит из чашелистиков чаще окрашенных в зеленый цвет, они могут быть свободными и сросшимися (как у бобовых) и образуют спаянную или колокольчатую чашечку. В некоторых группах растений чашечка редуцируется (зонтичные) или видоизменяется (сложноцветные). Венчик имеет разнообразную окраску и по размерам, как правило, значительно превосходит чашечку. Он состоит из лепестков. Лепестки у насекомоопыляемых растений окрашены в яркие цвета. У ветроопыляемых невзрачные или отсутствуют. Простой околоцветник состоит из одинаковых листочков и характерен для большинства однодольных, а также некоторых двудольных. Он чаще бывает венчиковидным (яркоокрашенным) и иногда чашечковидным (зеленым). Совокупность тычинок в цветке называют андроцеем. Тычинка состоит из тычиночной нити и пыльника.

Пыльник образован из двух половинок, каждая из которых представлена двумя микроспорангиями (пыльцевыми мешками)

В типичном случае пестик дифференцируется на завязь, столбик и рыльце. В зависимости от типа цветоложа завязь может занимать разное положение по отношению к другим органам цветка.

СОЦВЕТИЕ - собрание нескольких цветков на растении в непосредственной близости друг от друга. По положению на стебле соцветия разделяются на верхушечные и пазушные, сидящие в пазухах листьев. В зависимости от типа ветвления и порядка распускания цветков различают бокоцветные, или ботрические, и верхоцветные, или цимозные, соцветия.

Простые соцветия характерны тем, что цветки расположены только на единственной главной оси. Они могут вырастать непосредственно на побеге (в таком случае их называют сидячими), или на веточках различной длины - цветоножках. В сложных соцветиях главная ось ветвится на вторичные побеги (оси), на которых уже образуются соцветия второго порядка -- их называют частные, или парциальные.

Простые соцветия

простая кисть - характерна удлиненной главной осью, вдоль которой равномерно вырастают цветки на цветоножках примерно одинаковой длины.

простой колос - строением похож на кисть, но цветки в таком соцветии сидячие (не имеют цветоножек

Сережка - так называют, как правило, повислые соцветия с более-менее длинной главной осью и плотно растущими на ней цветками

Початок строением похож на колос, но его главная ось толстая, мясистая, с тесно расположенными на ней сидячими цветками.

Щитковидное соцветие. В этом типе соцветия все цветоножки такой длины, что все цветки вырастают практически на одной плоскости, образуя подобие блюдца. Цветки начинают распускаться от краев соцветия к середине. (Герань лесная, Земляника лесная и др)

простой зонтик - имеет очень укороченную главную ось, из верхушки которой выходят цветоножки одинаковой длины, т. е. соцветие в виде сбоку напоминает веер. (Лук угловатый, Вязель пестрый, Примула)

Головка. Это легко узнаваемое соцветие имеет короткую толстую главную ось овальной или почти шаровидной формы, на которой снизу вверх развиваются цветки на коротких цветоножках. (клевер, Колокольчик скученный, Буквица аптечная)

Корзинка имеет сильно измененную главную ось - толстую, мясистую или полую внутри, сплющенную в форме блюдца, конусовидную или почти шаровидную. Отличительная особенность: нижняя часть главной оси покрыта листочками - оберткой, сверху вырастают цветки одного или сразу нескольких типов: язычковые, трубчатые (воронковидные), ложноязычковые. Соцветие наиболее типично для семейства астровых

Мутовка - так называют группу цветков, вырастающими в ряд вокруг стебля, как правило на коротких цветоножка над листьями. (Пустырник обыкновенный, Яснотка стеблеобъемлющая)

Сложные соцветия

сложный зонтик по строению подобен простому зонтику, но из короткой главной оси выходят не цветоножки, а веточки (оси) второго порядка, называемые лучами. На лучах вырастают мелкие цветки на цветоножках одинаковой длины, образуя зонтички. (Борщевик, Жабрица однолетняя, Гвоздика турецкая)

Сложный колос состоит из длинной главной оси, на которой вырастают соцветия второго порядка - колоски, аналогичные по строению простому колосу.

Метёлка - так часто называют сильно ветвящиеся соцветия, имеющие длинную главную ось и соцветия второго порядка, нижние из которых более ветвистые и сильнее развиты, чем верхние, что придает всему соцветию пирамидальную форму. (Частуха подорожниковая, Подмаренник северный, Коровяк метельчатый)

Завиток строится так: из главной оси с одним цветком вырастает другая ось с одним цветком, из нее - третья, и тоже с цветком, и так далее, и все они обращены в одну сторону. (Незабудка лесная, Окопник шершавый)

Вильчатое соцветие (развилку) описывают тогда, когда главная ось через определенные промежутки разветвляется на пару супротивных веточек второго порядка (Смолевка обыкновенная, Оксибафус ночецветный, Звездчатка дубравная)

Шишка. В основном это соцветие (и плод) хвойных растений. Оно образуется чешуями, расположенными в виде колоса, деревенеющими со временем. В мужских шишках развиваются споры, в женских происходит оплодотворение и созревание семян. Формы шишек различны - от почти круглой до цилиндрической.

9. Андроцей

Андроцей-совокупность тычинок (микроспорофиллов) цветка.

По числу групп сросшихся тычинок различают разные типы андроцея: однобратственный, если тычинки срастаются в одну группу (люпин, камелия); двубратственный, если тычинки срастаются в две группы; многобратственный , если многочисленные тычинки срастаются в несколько групп; братственный -- тычинки остаются несросшимися.

Тычинки развились из микроспорофиллов каких-то примитивных голосеменных - предков покрытосеменных путем редукции и еще большей специализации этих микроспорофиллов. У некоторых примитивных семейств покрытосеменных они еще имеют плоскую, более или менее листовидную форму. У подавляющего же большинства каждая тычинка состоит из тычиночной нити и пыльника. У некоторых (например, фиалок, магнолий) тычиночная нить бывает очень короткая или совсем не развивается. Обычно тычиночная нить имеет узкоцилиндрическую нитевидную форму, но бывают нити плоские, пластинчатые или толстые, мясистые. Форма пыльника довольно разнообразна и наследственно постоянна для каждого вида растений.

Тычинка состоит из тычиночной нити, посредством которой она нижним концом прикреплена к цветоложу, и пыльника на её верхнем конце. Пыльник имеет две половинки (теки), соединенные связником, являющимся продолжением тычиночной нити. Каждая половинка разделена на два гнезда -- два микроспорангия. Гнёзда пыльников иногда называют пыльцевыми мешками. Снаружи пыльник покрыт эпидермой с кутикулой и устьицами, затем располагается слой эндотеция, за счёт которого при подсыхании пыльника вскрываются гнёзда. Глубже в молодом пыльнике проходит средний слой. Содержимое клеток самого внутреннего слоя --тапетума -- служит питанием для развивающихся материнских клеток микроспор (микроспороцитов). В зрелом пыльнике перегородки между гнёздами чаще всего отсутствуют, исчезает тапетум и средний слой.

В пыльнике происходит два важнейших процесса: микроспорогенез и микрогаметогенез. У некоторых растений (лён, аистник) часть тычинок становится стерильной. Такие бесплодные тычинки называются стаминодиями. Часто тычинки функционируют как нектарники (черника, голубика, гвоздичные).

У цветковых растений мужские гаметофиты столь малы, что помещаются внутри оболочки пыльцевого зерна и состоят всего лишь из нескольких клеток.

Пыльцам, цветень -- скопление пыльцевых зёрен семенных растений. Пыльцевое зерно представляет собой мужской гаметофит, развивающийся в микроспорангии из микроспоры и выполняющий функцию опыления, то есть оплодотворения женского гаметофита, находящегося в семязачатке. Пыльцевое зерно окружено оболочкой - спородерма, 2 слоя:

1) Внешний экзина - толстый, оч стойкая, скульптурные утолщения

2) Внутренняя интина - менее стойкая, тонкая, состоит из целлюлозы и пектина, облегает содержимое пыльцевого зерна.

Пыльца развивается в пыльниках тычинок. Пыльца состоит из 1 вегетативной клетки и 1 генеративной (из генеративной образуется ещё 2 клетки). Пыльник, как правило, состоит из двух половинок (тек), каждая из которых содержит по два пыльцевых гнезда (микроспорангия). Таким образом, у подавляющего большинства цветковых растений тычинка несет четыре микроспорангия. Из клеток спорогенной ткани пыльника сначала образуются материнские клетки пыльцы. Внутри завязи образуются семяпочки, где расположен женский спорангий (мега- или макроспорангий). Он окружен одним или двумя интегументами (покровами). Как правило, каждая семяпочка содержит одну диплоидную материнскую клетку макроспоры, которая в результате мейоза образует четыре гаплоидные макроспоры. Лишь одна из них становится археспориальной и развивается в макрогаметофит, а три других разрушаются.

Строение пыльцевого зерна

10. Гинецей

Гинецей -- женский орган полового размножения цветоносных растений. Гинецей - это совокупность плодолистиков (карпелл), которые срастаясь краями, образуют замкнутое вместилище - пестик, который состоит из: столбика, рыльца, завязи.

Завязь делится на верхнюю, полунижнюю и нижнюю. Верхняя не срастается с другими частями - такой цветок называется подпестичным или околопестичным. У надпестичного цветка сросшаяся нижняя завязь. При полунижней завязи гинецей срастается с частями цветка до половины завязи. Такой цветок называется полунадпестичным.

Важная функция завязи - предохранение семязачатков от высыхания, поедания их насекомыми. При срастании плодолистиков столбики или рыльца сливаются или сохраняются. Обычно такая завязь разделена на гнезда, в которых находятся семяпочки. Число гнезд соответствует числу плодолистиков. Места возникновения и прикрепления до зрелого состояния семязачатков в завязи называются плацентами.

Типы геницея:

-монокарпный (состоит из одного плодолистика). Образует простой пестик. Такой тип гинецея характерен для бобовых.

-апокарпный гинецей состоит из нескольких несросшихся пестиков (магнолия, земляника).

-ценокарпный - в цветке находится один сложный пестик, состоящий из сросшихся плодолистиков. Ценокарпный гинецей делится на синкарпный (края плодолистиков завернуты внутрь, образуя завязь, разделенную на гнезда), лизикарпный (нет перегородок) и паракарпный (одногнездная завязь с постенной плацентацией).

Семязачаток (семяпочка):

В завязи пестика располагаются небольшие образования - семязачатки. Их число колеблется от одного (пшеница, слива) до нескольких миллионов (у архидных). Функции семязачатка - мегаспорогенез (создание мегаспор) и мегагаметогенез (формирование женского гаметофита, процесс оплодотворения). Оплодотворенный семязачаток развивается в семя. Плацента - место прикрепления семязачатка к плодолистику.

Части семязачатка:

-нуцеллус, ядро семязачатка; -фуникулюс, семяножка, с помощью которой семязачаток крепится к плаценте; -интегументы, покровы семязачатка, образующие на верхушке нуцеллуса канал; -микропиле, пыльцевход; -халаза, базальная часть семязачатка, где сливаются нуцеллус и интегументы; -рубчик - место присоединения семязачатка к семяножке.

Типы семязачатка:

-ортотропный - прямой, фуникулюс и микропиле расположены на противоположных концах оси семязачатка (гречишные, ореховые);

-анатропный (обратный) - нуцеллус повернут по отношению к прямой оси семязачатка на 180, вследствие чего микропиле и фуникулюс расположены рядом (Покрытосеменные)

-гемитропный (полуповернутый) - семязачаток повернут на 90, вследствие чего микропиле и нуцеллус расположены по отошению к фуникулюсу под углом 90 (первоцветные, норичные).

-кампилотропный (односторонне изогнутый) - нуцеллус изогнут односторонне микропилярным концом, соответсвенно микропиле и фуникулюс расположены рядом (бобовые, мальвовые)

-амфитропный (двусторонне изогнутый) - нуцеллус изогнут двусторонне в виде подковы, при этом микропиле и фуникулюс располагаются рядом (тутовые, ладанниковые).

При осевой плацентации семяпочки располагаются на центральной колонке завязи, разделенной на гнезда по числу плодолистиков. При свободной центральной плацентации семяпочки находятся на центральной колонке, не связанной со стенкой завязи. При базальной плацентации семязачаток находится в основании одногнездной завязи.

Столбик соединяет рыльце и завязь. На верхушке столбика располагается рыльце, расширенная часть для восприятия пыльцы. Клетки эпидермы рыльца, имеющие выросты в виде сосочков, выделяют углеводы, липиды и энзимы. Внутри пестика содержитсястигматоидная ткань, облегчающая передвижение пыльцевых трубок через столбик и снабжающая их питательными веществами. Столбики делятся на открытые (имеют канал) и сплошные

У большинства цветковых растений (вероятно, не менее чем у 80%) начало женскому гаметофиту дает одна из четырех потенциальных мегаспор тетрады путем трех последовательных митотических делений. Этот тип образования женского гаметофита называется моноспорическим. Его развитие происходит следующим образом. В результате первого деления ядра функционирующей мегаспоры образуются два ядра, которые расходятся к полюсам (микропилярному и халазальному) сильно удлиняющейся мегаспоры, а между ними образуется крупная вакуоль. Далее каждое из этих двух ядер делится синхронно еще два раза и в результате у каждого полюса образуются по четыре ядра. Это восьмиядерная стадия развития женского гаметофита. От каждой из двух полярных четверок входит по одному ядру в центральную часть зародышевого мешка. Эти так называемые полярные ядра сближаются в центральной части и сливаются или сразу же, или только перед оплодотворением, а иногда и вовсе не сливаются. В результате слияния полярных ядер образуется ядро центральной клетки женского гаметофита, называемое часто вторичным ядром зародышевого мешка.

В дальнейшем (в процессе последнего митоза) возникают клеточные перегородки и свободно ядерная стадия развития женского гаметофита переходит в клеточную стадию. У микропилярного полюса образуются три клетки яйцевого аппарата, у противоположного (халазального) - три клетки, называемые антиподами, а между этими двумя группами клеток - центральная клетка (содержащая два свободных полярных ядра или одно вторичное ядро). Три клетки яйцевого аппарата дифференцируются на одну яйцеклетку и две клетки, называемые синергидами или вспомогательными клетками. Таково строение так называемого нормального моноспорического женского гаметофита.



11. Понятие о формулах и диаграммах цветков, принципы их составления. Цветение и опыление. Лабильность и подвижность способа опыления, обусловленная экологическими факторами. Дихогамия, гетеростилия и их биологическое значение. Прорастание пыльцы на рыльце пестика. Рост пыльцевой трубки, образование спермиев

Формула цветка -- условное обозначение строения цветка с помощью букв латинского алфавита, символов и цифр.

В начале формулы может быть указан знак пола цветка:

· -- цветок мужской (содержит только тычинки);

· -- цветок женский (содержит только плодолистики);

· -- цветок обоеполый.

Далее указывается знак симметрии цветка:

· -- у цветка есть несколько плоскостей симметрии (правильный, или актиноморфный цветок);

· -- у цветка есть только одна плоскость симметрии (неправильный, или зигоморфный цветок);

После знаков следуют буквенные выражения, характеризующие околоцветник, тычинки, пестик:

· Ca или K (по-русски Ч) -- чашечка (calyx);

· Co или C (по-русски В) -- венчик (corolla);

· P (по-русски О) -- простой околоцветник (perigonium);

· A (по-русски Т) -- тычинки (андроцей) (androceum);

· G или g (по-русски П) -- пестик, плодолистики (гинецей) (gynoeceum).

Диаграмма цветка -- схематическая проекция цветка на плоскость, перпендикулярную его оси и проходящую через кроющий лист и ось соцветия или побега, на котором сидит цветок. Она отражает число, относительные размеры и взаимное расположение частей цветка.

Цветение и опыление растений

У растений цветение наступает с момента раскрытия цветков и продолжается до их засыхания. Продолжительность цветения у растений различна. Оно может длиться меньше часа (некоторые кувшинки) или продолжаться более двух месяцев (тропические орхидеи).

Только в период цветения растений возможно опыление цветков. При опылении пыльца переносится с пыльников тычинок на рыльце пестика. После опыления половые клетки сливаются, то есть происходит оплодотворение. Клетка, получившаяся в процессе оплодотворения, называется зиготой.

...