Органы растений и их функции кратко. Органы растений: их функции, строение и метаморфозы

Тесты

660-01. Специализированным органом воздушного питания растения является
А) зелёный лист
Б) корнеплод
В) цветок
Г) плод

Ответ

660-02. Какую роль играют корни в жизни растения?
А) образуют органические вещества из неорганических
Б) охлаждают растения
В) запасают органические вещества
Г) поглощают углекислый газ и выделяют кислород

Ответ

660-03. Главной функцией корня является
А) запасание питательных веществ
Б) почвенное питание растений
В) поглощение органических веществ из почвы
Г) окисление органических веществ

Ответ

660-04. Какова важнейшая роль листа в жизни растения?
А) обеспечивает испарение воды
Б) выполняет опорную функцию
В) используется как защитный орган
Г) поглощает воду и минеральные соли

Ответ

660-05. При каком условии вода может подниматься в растении вверх?
А) при отсутствии испарения воды
Б) при постоянном испарении воды
В) только в дневное время
Г) только при закрытых устьицах

Ответ

660-06. Основная роль листьев в жизни растений –
А) дыхание
Б) запасающая
В) фотосинтезирующая
Г) вегетативное размножение

Ответ

660-07. Испарение воды листьями способствует
А) передвижению минеральных солей в растении
Б) снабжению листьев органическими веществами
В) усвоению углекислого газа хлоропластами
Г) повышению скорости образования органических веществ

Ответ

660-08. Главной функцией стебля является
А) воздушное питание растений
Б) запасание воды и питательных веществ
В) проведение воды и питательных веществ
Г) испарение воды

Ответ

660-09. Что из перечисленного ниже является приспособлением к засушливым условиям жизни?
А) широкие листья
Б) множество устьиц
В) мясистые стебли
Г) стелющиеся стебли

Ответ

660-10. Грибы, образующие микоризу, получают от корней растений
А) воду
Б) антибиотики
В) минеральные соли
Г) органические вещества

Ответ

660-11. Роль стебля в жизни растения состоит в
А) укреплении растения в почве
Б) образовании органических веществ
В) передвижении веществ по растению
Г) поглощении воды и минеральных солей

Царство растений поражает своим величием многообразием. Куда бы мы ни поехали, в каком бы уголке планеты ни оказались, везде можно встретить представителей растительного мира. Даже льды Арктики не являются исключением для их обитания. Каково это царство растений? Виды его представителей разнообразны и многочисленны. Какова общая характеристика царства растений? Как их можно классифицировать? Попробуем разобраться.

Общая характеристика царства растений

Все живые организмы можно разделить на четыре царства: растения, животные, грибы и бактерии.

Признаки царства растений следующие:

• являются эукариотами, то есть клетки растений содержат ядра;
• являются автотрофами, то есть образуют из неорганических органические вещества в процессе фотосинтеза за счет энергии солнечного света;
• ведут относительно неподвижный образ жизни;
• неограниченны в росте в течение всей жизни;
• содержат пластиды и клеточные оболочки из целлюлозы;
• в качестве запасного питательного вещества используют крахмал;
• наличие хлорофилла.

Ботаническая классификация растений

Царство растений делится на два подцарства:

• низшие растения;
• высшие растения.

Подцарство "низшие растения"

К этому подцарству относятся водоросли - самые простые по строению и самые древние растения. Однако мир водоролей очень разнообразен и многочислен.

Большинство из них живет в воде или на воде. Но встречаются водоросли, которые растут в почве, на деревьях, на камнях и даже во льдах.

Тело водорослей — это слоевище или таллом, которое не имеет ни корня, ни побегов. У водорослей не существует органов и различных тканей, поглощение веществ (воды и минеральных солей) у них происходит всей поверхностью тела.

Подцарство "низшие растения" состоит из одиннадцати отделов водорослей.

Значение для человека: выделяют кислород; употребляются в пищу; используются для получения агар-агара; используются в качестве удобрений.

Подцарство "высшие растения"

К высшим растениям относятся организмы, которые имеют хорошо выраженные ткани, органы (вегетативные: корень и побег, генеративные) и индивидуальное развитие (онтогенез) которых делится на эмбриональный (зародышевый) и постэмбриональный (послезародышевый) периоды.

Высшие растения делятся на две группы: споровые и семенные.

Споровые растения распространяются при помощи спор. Для размножения нужна вода. Семенные растения распространяются при помощи семян. Для размножения вода не нужна.

Споровые растения делятся на следующие отделы:

• моховидные;
• плауновидные;
• хвощевидные;
• папоротниковидные.

Семенные делятся на следующие отделы:

• покрытосеменные;
• голосеменные.

Рассмотрим их более подробнее.

Отдел "моховидные"

Моховидные - это низкорослые травянистые растения, тело которых разделено на стебель и листья, они имеют некое подобие корней — ризоиды, функция которых - поглощать воду и закреплять растение в почве. Кроме фотосинтезирующей и основной ткани, мхи не имеют других тканей. Большинство мхов представляют собой многолетние растения и растут только во влажных местах. Моховидные - наиболее древняя и самая простая группа. При этом они достаточно разнообразны и многочисленны и уступают в количестве видов только покрытосеменным растения. Насчитывается около 25 тысяч их видов.

Моховидные делятся на два класса — печеночные и листостебельные.

Печеночники - это наиболее древние мхи. Их тело представляет собой разветвленное плоское слоевище. Обитают в основном в тропиках. Представители печеночников: мхи мерщанция и риччия.

Листостебельные мхи имеют побеги, которые состоят из стеблей и листьев. Типичным представителем является мох кукушкин лен.

У мхов возможно половое и бесполое размножение. Бесполое может быть как вегетативным, когда растение размножается частями стеблей, слоевища или листьев, так и споровым. При половом размножении у моховидных образуются специальные органы, в которых созревают неподвижные яйцеклетки и подвижные сперматозоиды. Сперматозоиды по воде передвигаются к яйцеклеткам и оплодотворяют их. Затем на растении вырастает коробочка со спорами, которые после созревания рассыпаются и распространяются на большие расстояния.

Мхи предпочитают влажные места, однако растут и в пустынях, и на скалах, и в тундрах, но их не встретить в морях и на сильно засоленных почвах, в сыпучих песках и ледниках.

Значение для человека: торф широко применяется в качестве топлива и удобрения, а также для производства воска, парафина, красок, бумаги, в строительстве используется в качестве теплоизолирующего материала.

Отделы "плауновидные", "хвощевидные" и "папоротниковидные"

Эти три отдела споровых растений имеют схожее строение и размножение, большинство их растет в тенистых и влажных местах. Древесные формы этих растений встречаются очень редко.

Папоротники, плауны и хвощи являются древними растениями. 350 миллионов лет назад они представляли собой большие деревья, именно они составляли леса на планете, кроме того, они являются источниками залежей каменного угля в настоящее время.

Немногочисленные виды растений отделов папоротникобразных, хвощевидных и плауновидных, которые дошли до сегодняшних дней, можно назвать живыми ископаемыми.

Внешне разные виды плаунов, хвощей и папоротников отличны друг от друга. Но они схожи по внутреннему строению и размножению. Устроены они сложнее, чем моховидные (имеют больше тканей в своем строении), но проще, чем семенные растения. Относятся к споровым растениям, так как все они образуют споры. Также для них возможно как половое, так и бесполое размножение.

Самые древние представители этих отрядов - плауны. В наши дни в хвойных лесах можно встретить плаун булавовидный.

Хвощи встречаются в Северном полушарии, сейчас они представлены только лишь травами. Хвощи можно встретить в лесах, на болотах и лугах. Представитель хвощевидных - хвощ полевой, который обычно растет на кислых почвах.

Папоротникообразные - достаточно большая группа (около 12 тысяч видов). Среди них встречаются и травы, и деревья. Произрастают почти повсеместно. Представители папоротников - страусник и орляк обыкновенный.

Значение для человека: древние папоротникообразные дали нам залежи каменного угля, который используется как топливо и ценное химическое сырье; некоторые виды используются в пищу, применяются в медицине, используются в качестве удобрений.

Отдел "покрытосеменные" (или "цветковые")

Цветковые растения — это самая многочисленная и высокоорганизованная группа растений. Насчитывают более 300 тысяч видов. Эта группа составляет основную часть растительного покрова планеты. Почти все представители растительного мира, окружающие нас в обычной жизни, как дикорастущие, так и садовые растения, являются представителями покрытосеменных. Среди них можно встретить все жизненные формы: деревья, кустарники и травы.

Главным отличием покрытосеменных растений является то, что их семена покрыты плодом, образованным из завязи пестика. Плод является защитой семени и способствует их распространению. Покрытосеменные образуют цветки - орган полового размножения. Характерным для них является двойное оплодотворение.

Цветковые растения господствуют в растительном покрове как наиболее приспособленные к современным условиям жизни на нашей планете.

Значение для человека: используются в пищу; выделяют кислород в окружающую среду; применяются в качестве стройматериалов, топлива; используются в медицинской, пищевой, парфюмерной промышленности.

Отдел "голосеменные"

Голосеменные растения представлены деревьями и кустарниками. Среди них нет трав. Большинство голосеменных имеют листья в виде иголок (хвоинок). Среди голосеменных выделяется большая группа хвойных растений.

Около 150 млн. лет назад хвойные растения преобладали в растительном покрове планеты.

Значение для человека: образуют хвойные леса; выделяют большое количество кислорода; используются в качестве топлива, стройматериалов, в кораблестроении, изготовлении мебели; применяются в медицине, в пищевой промышленности.

Разнообразие растительного мира, названия растений

Приведенная выше классификация имеет продолжение, отделы подразделяются на классы, классы — на порядки, затем следуют семейства, потом роды и, наконец, виды растений.

Царство растений огромно и разнообразно, поэтому принято использовать ботанические названия растений, имеющие двойное имя. Первое слово в названии означает род растений, а второе — вид. Вот как будет выглядеть систематика всем нам известной ромашки аптечной:

Царство: растения.
Отдел: цветковые.
Класс: двудольные.
Порядок: астроцветные.
Семейство: астровые.
Род: ромашка.
Вид: ромашка аптечная.

Классификация растений по их жизненным формам, описание растений

Царство растений также классифицируется по жизненным формам, то есть по внешнему облику растительного организма.

• Деревья - многолетние растения, имеющие одревесневающие надземные части и ярко выраженный один ствол.
• Кустарники - также многолетние растения с одревесневающими надземными частями, но, в отличие от деревьев, у них нет явно выраженного одного ствола, а разветвление начинается у самой земли и образуется несколько равноценных стволов.
• Кустарнички имеют схожесть с кустарниками, но низкорослые — не выше 50 см.
• Полукустарники похожи на кустарнички, однако отличаются тем, что одревеснены лишь нижние части побегов, а верхние отмирают.
• Лианы - растения с цепляющимися, лазающими и вьющимися стеблями.
• Суккуленты - представляют собой многолетние растения с листьями или стеблями, в которых содержится запас воды.
• Травы - растения с зелеными, сочными и неодревесневающими побегами.

Дикорастущие и культурные растения

К разнообразию растительного мира приложил руку и человек, и на сегодняшний день растения можно также поделить на дикорастущие и культурные.

Дикорастущие - растения в природе, которые растут, развиваются и распространяются без помощи человека.

Культурные растения происходят от дикорастущих, но получены путем селекции, гибридизации или генной инженерии. Это все садовые растения.

Все ли знают, какие растения называют высшими? Этот вид имеет свои особенности. На сегодняшний день к высшим растениям относятся:

• Плауны.
• Папоротники.
• Хвощи.
• Голосеменные.
• Покрытосеменные.

Насчитывается более 285 видов подобных растений. Они выделяются намного высшей организацией. Их тела содержат побег и корень (кроме мхов).

Характеристики

Высшие растения живут на земле. Это место жительства отличается от водной среды.

Характеристика высших растений:

• Тело состоит из тканей и органов.
• С помощью вегетативных органов осуществляются питание и функции обмена веществ.
• Голосеменные и покрытосеменные размножаются с помощью семян.

Большинство из высших растений имеет корни, стебли и листья. Их органы сложно построены. У этого вида есть клетки (трахеиды), сосуды, а их покровные ткани образуют сложную систему.

Главная черта высших растений - Они переходят с гаплоидной фазы к диплоидной, и наоборот.

Происхождение высших растений

Все признаки высших растений указывают на то, что, возможно, они произошли от водорослей. Очень большое сходство имеют с водорослями вымершие представители, принадлежащие к высшей группе. У них похожее чередование поколений и много других характеристик.

Есть теория, что высшие растения появились от или пресноводных. Первыми возникли риниофиты. Когда растения перешли на сушу, они начали стремительно развиваться. Мхи оказались не такими жизнеспособными, так как им необходима вода в виде капель, чтобы они существовали. Из-за этого они появляются в местах, где повышенная влажность.

На сегодняшний день растения распространились по всей территории планеты. Их можно увидеть в пустыне, тропиках и в холодных местностях. Они образуют леса, болота, луга.

Несмотря на то что при размышлениях, какие растения называют высшими, можно назвать тысячи вариантов, но все-таки их можно объединить в некоторые гуппы.

Мхи

При выяснении, какие растения называют высшими, нельзя забывать о мхах. В природе выделяют около 10 000 их видов. Внешне это мелкое растение, его длина не превышает 5 см.

Мхи не цветут, у них нет корня, проводящей системы. Размножение происходит с помощью спор. Гаплоидный гаметофит преобладает в цикле жизни мхов. Это растение, которое живет на протяжении нескольких лет, у него могут быть выросты, похожие на корни. А вот спорофит мхов живет недолго, он усыхает, имеет только ножку, коробочку, где происходит созревание спор. Строение у этих представителей живой природы простое, они не умеют укореняться.

Мхи играют такую роль в природе:

• Создают особый биоценоз.
• Покров мха поглощает радиоактивные вещества, удерживает их.
• Регулируют водный баланс ландшафтов благодаря тому, что впитывают воду.
• Защищают почву от эрозии, что позволяет равномерно переводить сток вод.
• Некоторые виды мхов используют для медицинских препаратов.
• С помощью образовывается торф.

Плауновидные растения

Кроме мхов, существуют и другие высшие растения. Примеры могут быть разные, но все они чем-то схожи друг с другом. Например, напоминают мхи плауновидные растения, но их эволюция более продвинутая, так как это сосудистые виды. Они состоят из стеблей, которые покрыли небольшие листочки. У них есть корни и сосудистая ткань, с помощью которой происходит питание. Наличием этих составляющих плауны очень похожи на папоротники.

В тропиках выделяют эпифитные плауны. Они свисают с деревьев, создавая вид бахромы. Такие растения имеют одинаковые споры.

Некоторые плауновые растения занесены в Красную книгу.

Псилотовидные растения

Этот вид растений живет не один год. Сюда относят 2 рода представителей тропиков. Они имеют прямостоячие стебли, схожие с корневищем. Но настоящих корней у них нет. Проводящая система расположилась в стебле, состоит из флоэмы, ксилемы. Но вода не попадает в листовидные придатки растений.

Фотосинтез происходит в стеблях, на ветках образовываются споры, превращающие в цилиндрические ветви.

Папоротниковидные

Какие растения называют высшими еще? К ним относят папоротниковые, входящие в сосудистый отдел. Они бывают травянистыми и древесными.

В состав тела папоротника входят:

• Черешок.
• Листовые пластины.
• Корни и побеги.

Листья папоротника были названы вайями. Стебель обычно короткий, в нем развита Из почек корневища разрастаются вайи. Они доходят до больших размеров, выполняют спорообразование, фотосинтез.

В цикле жизни чередуются спорофит и гаметофит. Существуют некоторые теории, которые говорят о том, что папоротники эволюционировали от плаунов. Хотя есть ученые, считающие, что многие высшие растения появились от псилофитов.

Многие виды папоротника являются пищей животных, а некоторые ядовитые. Несмотря на это, подобные растения используются в медицине.

Хвощевые

К высшим растениям относятся и хвощевые. Они состоят из члеников и узлов, что отличает их от остальных растений высшего вида. Хвощевые представители напоминают некоторые хвойные, и водоросли.

Это своеобразный представитель живой природы. Они имеют вегетативные признаки, схожие со злаками. Длина стеблей может быть несколько сантиметров, а иногда вырастает до нескольких метров.

Голосеменные растения

Из высших растений также выделяют голосеменные. Сегодня существует немного их видов. Несмотря на это, разные ученые доказывали, что покрытосеменные произошли от голосеменных. Тому свидетельствуют различные найденные останки растений. Проводились исследования ДНК, после которых некоторые ученые вывели теории, что этот вид относится к монофилетической группе. Их еще разделяют на многие классы и отделы.

Покрытосеменные

Эти растения еще называют цветковыми. Их относят к высшему виду. Отличаются они от других представителей наличием цветка, который служит для размножения. Они имеют особенность - двойное оплодотворение.

Цветок привлекает агентов опыления. Стенки завязи растут, изменяются, превращаются в плод. Это происходит в том случае, если произошло оплодотворение.

Итак, существуют разные высшие растения. Примеры их можно перечислять долго, но всех их расформировали по определенным группам.

Орган - это часть растения, имеющая определенную внешнюю (морфологическую) и внутреннюю (анатомическую) структуру в соответствии с выполняемой ею функцией. Различают вегетативные и репродуктивные органы растения.

Основными вегетативными органами являются корень и побег (стебель с листьями). Они обеспечивают процессы питания, проведения и растворенных в ней веществ, а также вегетативного размножения.

Репродуктивные органы (спороносные колоски, стробилы или шишки, цветок, плод, семя) выполняют функции, связанные с половым и бесполым размножением растений, и обеспечивают существование вида в целом, его воспроизводство и расселение.

Расчленение тела растений на органы, усложнение их строения происходило постепенно в процессе развития растительного мира. Тело первых наземных растений - риниофитов, или псилофитов, - не было расчленено на корень, и листья, а было представлено системой ветвящихся осевых органов - теломов. По мере выхода растений на сушу и приспособления их к жизни в воздушной и почвенной средах происходило изменение теломов, что привело к формированию органов.

У водорослей, грибов и лишайников тело не дифференцировано на органы, а представлено талломом, или слоевищем весьма разнообразного облика.

При формировании органов обнаруживаются некоторые общие закономерности. При росте растения увеличиваются размеры и масса тела, происходит деление клеток и их растяжение в определенном направлении. Первая ступень любого новообразования - это ориентация клеточных структур в пространстве, т. е. полярность. У высших семенных растений полярность обнаруживается уже в зиготе и развивающемся зародыше, где формируются два зачаточных органа: побег с верхушечной почкой и корень. Передвижение многих веществ происходит по проводящим путям полярно, т.е. в определенном направлении.

Другая закономерность - симметрия. Она проявляется в расположении боковых частей по отношению к оси. Различают несколько типов симметрии: радиальная - можно провести две (и более) плоскости симметрии; билатеральная - только одну плоскость симметрии; при этом различают дорзальную (спинную) и вентральную (брюшную) стороны (например, листья, а также органы, растущие горизонтально, т.е. обладающие плагиотропным ростом). , растущие вертикально, - ортотропные - обладают радиальной симметрией.

В связи с приспособлением основных органов к новым определенным условиям происходит изменение их функций, что приводит к их видоизменениям, или метаморфозам (клубни, луковицы, колючки, почки, цветки и др.). В морфологии растений различают гомологичные и аналогичные органы. Гомологичные органы имеют одинаковое происхождение, но могут различаться по форме и по выполняемым функциям. Аналогичные органы выполняют одинаковые функции и имеют одинаковый внешний вид, но различны по своему происхождению.

Органам высших растений свойствен ориентированный рост ( , который является реакцией на одностороннее действие внешних факторов (свет, сила тяжести, влажность). Рост осевых органов к свету определяется как положительный (побеги) и отрицательный (главный корень) фототропизм. Ориентированный рост осевых органов растения, вызванный односторонним действием силы земного притяжения, определяется как геотропизм. Положительный геотропизм корня вызывает его направленный рост к центру , отрицательный геотропизм стебля - от центра.

Побег и корень в зачаточном виде имеются у зародыша, находящегося в зрелом семени. Зародышевый побег состоит из оси (зародышевого стебелька) и семядольных листьев, или семядолей. Число семядолей у зародыша семенных растений колеблется от 1 до 10-12.

На конце оси зародыша находится точка роста побега. Она образована меристемой и нередко имеет выпуклую поверхность. Это конус нарастания, или апекс. На верхушке побега (апексе) закладываются зачатки листьев в виде бугорков или валиков, следующих за семядолями. Обычно зачатки листьев растут быстрее, чем стебель, при этом молодые листочки прикрывают друг друга и точку роста, образуя почечку зародыша.

Часть оси, где находятся основания семядолей, называют семядольным узлом; остальной участок зародышевой оси, ниже семядолей, называют гипокотилем, или подсемядольным коленом. Его нижний конец переходит в зародышевый корешок, представленный пока только конусом нарастания.

При прорастании семени постепенно начинают разрастаться все органы зародыша. Из семени первым выходит зародышевый корешок. Он укрепляет молодое растение в почве и начинает поглощать воду и растворенные в ней минеральные вещества, давая начало главному корню. Участок на границе между главным корнем и стеблем называется корневой шейкой. У большинства растений главный корень начинает ветвиться, при этом появляются боковые корни второго, третьего и более высоких порядков, что приводит к формированию корневой системы. На гипокотиле, на старых участках корня, на стебле, а иногда и на листьях довольно рано могут образовываться придаточные корни.

Почти одновременно из зародышевой почечки (апекса) развивается побег первого порядка, или главный побег, который также ветвится, образуя новые побеги второго, третьего и более высоких порядков, что приводит к формированию системы главного побега.

Что касается высших споровых побегов (плауны, хвощи, папоротники), их тело (спорофит) развивается из зиготы. Начальные этапы жизни спорофита проходят в тканях заростков (гаметофитов). Из зиготы развивается зародыш, состоящий из зачаточного побега и корневого полюса

Итак, тело любого высшего растения состоит из побеговой и (кроме моховидных) корневой систем, построенных из повторяющихся структуры - побегов и корней.

Во всех органах высшего растения три системы тканей - покровная, проводящая и основная - непрерывно продолжаются от органа к органу, отражая целостность растительного организма. Первая система образует наружный защитный покров растений; вторая, включающая флоэму и ксилему, погружена в систему основных тканей. Принципиальное различие строения корня, стебля и листа определяется различным распределением этих систем.

В ходе первичного роста, который начинается вблизи верхушек корней и стеблей, образуются первичные , составляющие первичное тело растения. Первичная ксилема и первичная флоэма и связанные с ними паренхимные ткани образуют центральный цилиндр, или стелу, стебля и корня первичного тела растения. Существует несколько типов стел.

К высшим относятся все наземные листостебельные растения, размножающиеся спорами или семенами. Современный растительный покров Земли состоит из высших растений, общая биологическая черта которых - автотрофное питание. В процессе длительной приспособительной эволюции автотрофных растений в воздушноназемной среде обитания выработалась общая структура высших растений, выражающаяся в их морфологической расчлененности на листостебельный побег и корневую систему и в сложном анатомическом строении их органов. У высших растений, приспособившиеся к жизни на суше, возникают специальные органы поглощения минеральных растворов из субстрата -ризоиды (у гаметофита) или корневые волоски (у спорофита). Ассимиляция углекислого газа из воздуха осуществляется листьями, состоящими главным образом из хлорофиллоносных клеток. Из проводящей ткани, связывающей два важнейших концевых аппарата - корневой волосок и зеленую клетку листа,-и из опорной ткани, обеспечивающей устойчивое положение растения в почве и в воздухе, сформировалась протостела первичного стебля и корня. Стебель своим ветвлением и листорасположением обеспечивает наилучшее размещение листьев в пространстве, чем достигается наиболее полное использование световой энергии, а ветвлением корня - эффект размещения огромной всасывающей поверхности корневых волосков в сравнительно малом объеме почвы. Первичные высшие растения унаследовали от своих предков-водорослей высшую форму полового процесса - оогамию и двухфазный цикл развития, характеризующийся чередованием двух взаимозависимых поколений: гаметофита, несущего половые органы с гаметами, и спорофита, несущего спорангии со спорами. Из зиготы развивается только спорофит, а из споры гаметофит. На ранних этапах появились два направления эволюции высших растений: 1) гаметофиту принадлежит преобладающая роль в жизни организма, 2) преобладающим «взрослым» растением является спорофит. Современные высшие растения делят на следующие типы: 1)Мохообразные, 2) Папоротникообразные, 3) Голосеменные, 4)Покрытосеменные, или Цветковые.

Важнейшие отличия высших и низших растений

Наиболее распространенная теория происхождения высших растений связывает их с зелеными водорослями. Это объясняется тем, что и для водорослей, и для высших растений характерны следующие признаки: основной фотосинтезирующий пигмент - хлорофилл а; основной запасной углевод - крахмал, который откладывается в хлоропластах, а не в цитоплазме, как у других фотосинтезирующих эукариот; целлюлоза - важнейший компонент клеточной стенки; наличие пиреноидов в матриксе хлоропласта (не у всех высших растений); образование фрагмопласта и клеточной стенки при клеточном делении (не у всех высших растений). И для большинства водорослей, и для высших растений характерно чередование поколений: диплоидного спорофита и гаплоидного гаметофита.

Основные отличия высших и низших растений:

Среда обитания: у низших - вода, у высших - в основном, суша.

Развитие у высших растений разнообразных тканей - проводящей, механической, покровной.

Наличие у высших растений вегетативных органов - корня, листа и стебля - разделение функций между различными участками тела: корень - закрепление и водно-минеральное питание, лист - фотосинтез, стебель - транспорт веществ (восходящий и нисходящий токи).

Высшие растения обладают покровной тканью - эпидермисом, выполняющей защитные функции.

Усиленная механическая устойчивость стебля высших растений за счет толстой клеточной стенки, пропитанной лигнином (придает жесткость целлюлозному остову клетки).

Органы размножения: у большинства низших растений - одноклеточные, у высших растений - многоклеточные. Стенки клеток высших растений надежнее защищают развивающиеся гаметы и споры от высыхания.

Высшие растения появились на суше в силурийском периоде в виде примитивных по строению риниофитов. Оказавшись в новой для них воздушной среде риниофиты постепенно адаптировались к необычной обстановке и на протяжении многих миллионов лет дали громадное разнообразие наземных растений различных размеров и сложности строения.

Одним из ключевых событий раннего этапа выхода растений на сушу было появление спор с прочными оболочками, позволяющими переносить засушливые условия. Споры высших растений способны распространяться ветром.

Высшие растения обладают различными тканями (проводящая, механическая, покровная) и вегетативными органами (стебель, корень, лист). Проводящая система обеспечивает передвижение воды и органических веществ в сухопутных условиях. Проводящая система высших растений состоит из ксилемы и флоэмы. Высшие растения имеют защиту от высыхания в виде покровной ткани - эпидермиса и нерастворимой в воде кутикулы или же пробки, образующейся при вторичном утолщении. Утолщение клеточной стенки и пропитывание ее лигнином (придает жесткость целлюлозному остову клеточной оболочки) придало высшим растениям механическую устойчивость.

Высшие растения (почти все) обладают многоклеточными органами полового размножения. Органы размножения высших растений формируются на разных поколениях: на гаметофите (антеридии и архегонии) и на спорофите (спорангии).

Чередование поколений свойственно для всех высших наземных растений. В ходе жизненного цикла (т.е. цикла от зиготы одного поколения до зиготы следующего поколения) один тип организма сменяется другим.

Гаплоидное поколение называется гаметофитом, поскольку оно способно к половому размножению и образует гаметы в многоклеточных органах полового размножения - антеридиях (образуются мужские подвижные гаметы - сперматозоиды) и архегониях (образуется женская неподвижная гамета - яйцеклетка). При созревании клетки архегоний вскрывается на верхушке и происходит оплодотворение (слияние одного сперматозоида с яйцеклеткой). В результате образуется диплоидная зигота, из которой вырастает поколение диплоидного спорофита. Спорофит способен к бесполому размножению с образованием гаплоидных спор. Последник дают начало новому гаметофитному поколению.

Одно из этих двух поколений всегда преобладает над другим, и на его долю приходится большая часть жизненного цикла. В жизненном цикле мхов преобладает гаметофит, в цикле голо- и покрытосеменных растений - спорофит.

3. Эволюция гаметангиев и жизненных циклов высших растений. Работы В. Гофмейстера. Биологическое и эволюционное значение гетероспории
Свой жизненный цикл - чередование спорофита и гаметофита - высшие растения унаследовали, вероятно, от своих водорослевых предков. Как известно, у водорослей наблюдаются самые различные взаимоотношения диплоидной и гаплоидной фаз жизненного цикла. Но у водорослевого предка высших растений диплоидная фаза была, возможно, развита больше, чем гаплоидная. В этой связи представляет большой интерес тот факт, что от древнейших и наиболее примитивных высших растений вымершей группы риниофитов в ископаемом состоянии достоверно сохранились только спорофиты. Скорее всего это можно объяснить тем, что гаметофиты у них были более нежные и менее развитые. Это характерно также для огромного большинства ныне живущих растений. Исключение составляют только моховидные, у которых гаметофит преобладает над спорофитом.

Эволюция жизненного цикла высших растений шла в двух противоположных направлениях. У моховидных она была направлена в сторону возрастания самостоятельности гаметофита и его постепенного морфологического расчленения, потери самостоятельности спорофита и его морфологического упрощения. Самостоятельной, вполне автотрофной фазой жизненного цикла моховидных стал гаметофит, а спорофит низведен до степени органа гаметофита. У всех остальных высших растений самостоятельной фазой жизненного цикла стал спорофит, а гаметофит у них в течение эволюции постепенно уменьшался и упрощался. Максимальная редукция гаметофита связана с разделением полов. Миниатюризация и упрощение однополых гаметофитов происходили весьма ускоренными темпами. Гаметофиты очень быстро теряли хлорофилл, и развитие все чаще осуществлялось за счет питательных веществ, накопленных спорофитом.

Наибольшая редукция гаметофита наблюдается у семенных растений. Бросается в глаза, что как среди низших, так и среди высших растений все крупные и сложно устроенные организмы представляют собой спорофиты (ламинарии, фукусы, лепидодендроны, сигиллярии, каламиты, древовидные папоротники, голосеменные и древесные покрытосеменные).

Таким образом, всюду вокруг нас, будь то на поле или в саду, в лесу, в степи или на лугу, мы видим исключительно или почти исключительно одни только спорофиты. И лишь с трудом и обычно после долгих поисков мы найдем на влажной почве крошечные гаметофиты папоротников, плаунов и хвощей. Более того, гаметофиты многих плаунов подземные, и поэтому их чрезвычайно трудно обнаружить. И только печеночники и мхи заметны своими гаметофитами, на которых развиваются гораздо более слабые, упрощенные спорофиты, заканчивающиеся обычно одним верхушечным спорангием. А рассмотреть гаметофит любого из многочисленных цветковых растений, как и гаметофиты хвойных или других голосеменных, можно только под микроскопом.

Работы В. Гофмейстера.

Наиболее значительные результаты Гофмейстер получил в области сравнительной морфологии растений. Описал развитие семяпочки и зародышевого мешка (1849), процессы оплодотворения и развития зародыша у многих покрытосеменных растений. В 1851 была опубликована его работа Сравнительные исследования роста, развития и плодоношения у высших тайнобрачных растений и образования семян у хвойных деревьев, итог исследований Гофмейстера по сравнительной эмбриологии архегониальных растений (от мохообразных до папоротникообразных и хвойных). В ней он сообщил о сделанном им открытии - наличии у этих растений чередования поколений, бесполого и полового, установил родственные связи между споровыми и семенными растениями. Эти работы, проводившиеся за 10 лет до появления учения Ч.Дарвина, имели большое значение для становления дарвинизма. Гофмейстер - автор ряда работ по физиологии растений, посвященных в основном изучению процессов поступления воды и питательных веществ через корни.

Биологическое и эволюционное значение гетероспории

Гетероспория-- разноспоровость, образование спор различной величины у некоторых высших растений (например, водных папоротников, селагинелловых и др.). Крупные споры - мегаспоры, или макроспоры, - дают при прорастании женские растения (заростки), мелкие - микроспоры - мужские. У покрытосеменных растений микроспора (пылинка), прорастая, даёт мужской заросток - пыльцевую трубку с вегетативным ядром и двумя спермиями; мегаспора, образующаяся в семяпочке, прорастает в женский заросток - зародышевый мешок.

Биологич. значение:

Стремление к разделении полов, т.е. двудомность:

Разделение во времени: протандрия(плауны)-вначале на гаметофите развив. муж., а затем жен. пол. гаметы.

Протогиния

Физиологическая разноспоровость.

Эволюционное значение гетероспории привело к возникновению семени, а это позволило семен. раст. полностью потерять зависимость от внеш. среды и господств. на Земном шаре.