Понятие о строение семян предполагает усвоение понятие об органах растений вообще. У растений, как и у животных, тоже есть органы, но не у всех. Тело водорослей не расчленено на листостебельные побеги и корни, оно представлено слоевищем (талломом) и не имеет сложного тканевого строения. Существуют «неклеточные» водоросли – каулерпа, ботридиум, представляющие собой эволюционную тупиковую ветвь. Их тело, по сути, состоит из одной многоядерной клетки. Колониальные – педиаструм, эудорина, вольвокс. У многоклеточных водорослей число специализированных клеток – от 2 до 10. У мхов появляются листья и стебли. У папоротникообразных и семенных растений тело разделено на вегетативные органы – листостебельные побеги и корни, построенные из различных тканей.
Рис. 1. Органы покрытосеменных
Появление органов у растений в процессе эволюции
Органы и ткани в процессе исторического развития появлялись у растений постепенно. Ископаемые остатки древних наземных растений риниофитов были найдены в 1913 году в Шотландии, а позднее и в других местах. Риния – небольшое травянистое растение.
Её органы ветвились дихотомически и имели верхушечное (апекальное) нарастание. Одни из этих органов простирались на поверхности влажной почвы и поглощали воду волосковидными выростами – ризоидами; другие росли вертикально и некоторые из них заканчивались спорангиями.
Риния ещё сохраняла сходство с водорослеобразными предками. У неё не было ни листьев, ни стеблей, ни корней, ни почек. Цилиндрический осевой орган риниевых получил особое название – телома. Телом имел внутреннее строение, вполне характерное для сухопутных растений.
Он был покрыт эпидермой с типичными устьицами. В центре имелись проводящие ткани, а между ними и эпидермой залегала хлорофиллоносная ткань.
Рис. 2. Риниофиты
Идею существования основных органов растений и их видоизменений впервые отчётливо сформулировал в конце 18 века великий поэт и философ, один из основателей научной морфологии растений – И. В. Гёте.
Основными вегетативными органами растений считаются только два из них – побег и корень. Побег (а не стебель и лист по отдельности) считают основным органом. Высшие (устаревший термин) растения делятся на споровые и семенные.
В настоящее время на Земле доминируют семенные растения, их насчитывается около 400 000 видов. Семя – прогрессивное эволюционное приобретение растений. Оно защищает зародыш и обеспечивает его питанием.
Семена помогают расселению растений, способствуют периоду их покоя для пережидания неблагоприятных условий.
Общая характеристика семени
После оплодотворения у семенных растений большая часть питательных веществ направляется к завязи, там идёт формирование семян, а у покрытосеменных и плода. Семя образуется из семязачатка (видоизменённый женский спорангий). Из оплодотворённой яйцеклетки развивается зародыш, из центральной клетки – эндосперм, из интегументов – семенная кожура.
В обычном понимании семя не является органом, так как в нём объединяются структуры двух (у голосеменных – трёх) разных поколений жизненного цикла. Правильнее называть его зачатком растения. А все остальные, кроме зародыша части семени можно считать вспомогательными, добавочными структурами.
Из зародыша развивается спорофит голосеменных и цветковых растений.
Размер и масса семян у разных видов растений очень сильно различается. Самые крупные семена у сейшельской пальмы. Их длина 30-45 см, масса достигает 20 кг, что в 30 млн. раз больше, чем у берёзы. У заразиховых и орхидных семя весит тысячные доли миллиграмм. Масса 50 тыс. семян венерина башмачка составляет всего 0,1 г.
Семя сейшельской пальмы созревает в течение 7-10 лет, вырастает за 1-1,5 года, а потом ещё в течение 3-5 лет молодое растение получает из него питательные вещества. У небольших семян и зародыш очень маленький, в нём мало запасных питательных веществ.
Поэтому семенам орхидеи для прорастания требуются идеальные условия, ведь они очень быстро теряют всхожесть.
Рис. 3. Самые крупные семена
Если подсушенные семена хранить в герметичной упаковке, при температуре, близкой к абсолютному нулю, они сохраняют свою жизнедеятельность практически до бесконечности.
В 1954 году археологи нашли в канадской тундре семена люпина арктического, которые находились в замёрзшем иле более 10 тыс. лет. В 1966 году благодаря созданным благоприятным условиям несколько из этих семян проросли.
Также удалось прорастить семена лотоса, найденные в Манчжурии, пролежавшие в торфянике более 1000 лет.
Чаще всего семена имеют округлую или вытянутую форму. Их поверхность может быть гладкой, реже с шипиками, волосками, рёбрами, сосочками. Это своеобразные приспособления к распространению.
В семени содержатся вещества, необходимые для прорастания будущего растения:
- вода – 10-15%;
- минеральные соли – 1,5 — 5% от сухой массы;
- органические вещества. Например, семена гороха содержат белок – 1/3 от сухой массы, зерновки пшеницы – крахмал – более 50% сухой массы, подсолнечник – растительные масла – более 50%.
Строение семян растений и их функции
Семя – это основной орган расселения и полового размножения голосеменных и покрытосеменных растений. У покрытосеменных они заключены в одно- или многосемянный плод. В типичном случае семя состоит из:
- зародыша (2n);
- запасной питательной ткани – эндосперма (3n – у покрытосеменных, но у кувшинки – 2n, у других может иметь до 15n, 1n – у голосеменных);
- семенной кожуры.
Семенная кожура:
- обычно многослойна;
- функция – защита зародыша от механических повреждений, микроорганизмов, высыхания, преждевременного прорастания;
- может способствовать распространению семян (волоски у ивы, тополя; мясистые придатки на кожуре копытня, бересклета);
- у невскрывающихся плодов с непроницаемым околоплодником кожура тонкая (вишня, подсолнечник);
- у вскрывающихся плодов с тонким околоплодником кожура толстая (хлопчатник). От этого правила часто бывают отклонения (виноград);
- на первых этапах прорастания клетки семенной кожуры могут ослизняться, что способствует прикреплению к почве (у льна);
- семенная кожура имеет небольшое отверстие – микропиле:
- место проникновения первых порций воды,
- место появления корешка при прорастании;
- на кожуре семян из многосенянных плодов виден рубчик – место прикрепления семени к семяножке. На рубчике заметен след от проводящего пучка.
Задание для практической работы
- Возьмите семена выше упомянутых растений: льна, винограда, хлопчатника, подсолнечника, вишни, ивы, тополя, бересклета или др.
- Сравните их кожуру по толщине.
- Посчитайте количество её слоёв.
- Найдите микропиле.
- Создайте свою классификацию семян, выбрав критерии, например: вскрывающиеся и невскрывающиеся.
Рис. 4. Расположение частей в семенах
Эндосперм (запасная питательная ткань семени):
- у зрелого семени состоит из крупных клеток запасающей ткани;
- делится на:
- мучнистый (с преобладанием зёрен крахмала),
- маслянистый (с отложениями жирных масел);
- белки эндосперма откладываются в виде алейроновых зёрен, у злаков в алейроновом слое (наружный слой эндосперма);
- эндосперм может быть твёрдым, каменистым, например, у финиковой пальмы;
- при набухании семян вещества эндосперма гидролизуются под действием ферментов и поглощаются зародышем. После чего клетки эндосперма разрушаются.
Зародыш семени имеет:
- зародышевый стебелёк. На верхушке которого находится точка роста побега (меристема) и семядоли (зародышевые листья);
- если на апексе уже заложены зачатки листьев побега, то говорят о почечке зародыша;
- семядольные листья (семядоли: у однодольных – 1, у двудольных – 2, у хвойных – несколько);
- часть оси, занятая основаниями семядолей – семядольный узел, ниже него – гипокотель (подсемядольное колено, переходная зона между стеблем и корнем);
- зародышевый корешок, имеющий меристематический конус нарастания, покрытый корневым чехликом.
Рис. 5. Строение семян однодольных и двудольных растений
Соотношение между зародышем и эндоспермом
Зародыш может быть очень маленьким, а эндосперм способен занимать больший объём семени (у пальм, магнолиевых, лилейных). Ко времени созревания семени зародыш разрастается и поглощает эндосперм.
Зрелое семя состоит из зародыша и небольшого слоя эндосперма под кожурой (миндаль, яблоня), либо зародыша и семенной кожуры (тыквенные, бобовые, сложноцветные).
Из 250 семейств цветковых растений 85% имеют более или менее выраженный эндосперм, 15% семян не имеют эндосперма.
Типы семян
- Семена с эндоспермом. У двудольных семядоли зрелого семени часто маленькие, но они значительно увеличиваются перед прорастанием, поглощая вещества эндосперма. Такое строение семян имеют: гречиха, сирень, клещевина, липа, виноград, хурма, мак, томат, пион, паслёновые, злаки, зонтичные. К этому типу относится большинство семян однодольных:
- у злаковых зародыш в плоде-зерновке прилежит к эндосперму только одной стороной, а не окружён им со всех сторон.
- семядоля злаков – плоский щиток. Его поверхностный слой – сильно специализированные клетки с всасывающей функцией.
- почечка зародыша сильно развита, имеет 2-3 и более листовых зачатка. Наружный колпачковидный лист – колеоптиль («колеос» — ножны, «птилос» — пёрышко);
- зародышевых корешков может быть несколько, они окружены многослойным чехлом – колеоризой.
- Семена с эндоспермом и периспермом. Из нуцеллюса семязачатка образуется дополнительная запасающая ткань – перисперм. Она находится обычно сразу под семенной кожурой. Функционально перисперм аналог, но не гомолог эндосперма. Примеры: кувшинка, чёрный перец, кубышка, имбирные, банановые.
- Семена без эндосперма, с периспермом. Иногда эндосперм в зрелом семени поглощается полностью, остаётся один перисперм. Подобное строение семян у: куколя, звездчатки, лебеды, свёклы.
- Семена без эндосперма и перисперма. Под плотной кожурой сразу находится зародыш с плоскими семядолями. Эндосперм был «съеден» в процессе созревания семени. Запасные питательные вещества откладываются непосредственно в зародыше, в его семядолях. На семядолях часто видно зачаточное жилкование. Примеры: тыквенные, бобовые, розоцветные, сложноцветные, дуб, крестоцветные, лещина, цитрусовые.
Строение семян голосеменных растений
Семя голосеменных растений непокрыто, развивается на поверхности семенной чешуи. Это многоклеточная структура, в состав которой входят: запасающая ткань – эндосперм, зародыш и семенная кожура.
Эндосперм, образующийся из ткани женского гаметофита, исходно гаплоидный, но может становиться полиплоидным. У гингко и саговников наружный слой семенной кожуры (саркотеста) мясистый и мягкий, средний слой (склеротеста) твёрдый, внутренний (эндотеста) к моменту созревания семени плёнчатый.
У подокарпуса, можжевельника и тиса семена окружены мясистым присемянником – изменённой чешуёй женской шишки.
Строение семян покрытосеменных (цветковых) растений
Эндосперм покрытосеменных растений чаще триплоидный, реже более – до 15n, у кувшинки он диплоидный. У цветковых в семени кроме эндосперма может присутствовать другая запасающая ткань – перисперм, она также может быть единственной при отсутствии первого. Семядолей в зародыше может быть 1 или 2.
Задание
Исследуйте семена разных растений. Найдите у них зародыш и его части, эндосперм. Для рассматривания некоторых семян понадобится лупа. Лучше всего видно части семени у размоченной и набухшей фасоли, кукурузы и пшеницы.
Интересные факты про семя
- У многих пальм и лилейных зародыш сильно увеличивается перед прорастанием.
- Существуют семена с недоразвитым и редуцированным зародышем.
- У паразитических цветковых зародыш выходит из семени рано. Его органы закладываются после прикрепления к хозяину (повиликовые, заразиховые).
-
Строение листьевВ ботанике листья – это вегетативные органы, части побега сосудистых растений. В норме они развиваются…
-
Ткани растенийХлопковые, льняные, синтетические — это ткани, из которых люди шьют себе одежду. Она нужна им…
-
Ботаника как наукаБотаника — это комплексный раздел биологии, изучающий растения. Как наука она появилась на базе практических…
Вода
ЕГЭ/Биология
Животные
Климат
ОГЭ география
Растения
Реки
Семенные растения. Сравнительная характеристика особенностей размножения
Возникновение семени — это крупнейший ароморфоз в эволюции растений, обеспечивший их развитие и распространение на Земле.
Все семенные растения — разноспоровые. Если у споровых растений мегаспора падает на землю, то у семенных остается в мегаспорангии. Здесь из мегаспоры вырастает женский заросток и образуется архегоний с женской половой клеткой.
Микроспора (пылинка) ветром или насекомыми переносится к спорангию, содержащему мегаспору.
Микроспора прорастает, превращаясь в очень простой мужской заросток, на котором образуются или сперматозоиды (у некоторых голосеменных), или пыльцевая трубка (у хвойных и всех покрытосеменных).
В первом случае сперматозоид сливается с яйцеклеткой, а во втором — одно из ядер мужского заростка впрыскивается в женский. Второй вариант позволяет осуществить оплодотворение при отсутствии воды.
Голосеменные растения произошли от древнейших папоротниковидных в девонском периоде. В настоящее время насчитывают около 700 видов деревьев и кустарников.
Основную их группу составляют хвойные деревья: ель, сосна, лиственница, кедр, пихта, можжевельник, туя, кипарис и т.д. В жизненном цикле этих растений господствует диплоидный спорофит.
Деревья имеют ствол с хорошо развитой корой и древесиной, пронизанными смоляными ходами, где накапливаются смолы, эфирные масла, бальзамы, и хвойные или чешуевидные листья.
Сосна — многолетнее растение, размножающееся семенами, которые образуются в шишках. Шишки бывают двух типов — мужские и женские. Мужские шишки развиваются у основания молодых побегов. Они состоят из оси, покрытой чешуйками, которые и являются микроспорофиллами.
На нижней стороне каждой чешуйки находятся два микроспорангия (пыльцевых мешка), в которых после мейотического деления исходных клеток развиваются гаплоидные микроспоры. Из микроспор образуются пыльцевые зерна. Пыльцевое зерно сосны является гаметофитом. Оно покрыто двумя оболочками (экзиной и интиной), между которыми находится камера, заполненная воздухом.
Воздух облегчает вес пыльцы. Внутри каждой микроспоры образуется два спермия и клетки, дающие начало пыльцевой трубке.
Женские шишки развиваются на конце молодых побегов. Их образуют семенные и кроющие чешуйки. На нижней стороне семенных чешуек формируется по два семязачатка — мегаспорангия.
Каждый мегаспорангий имеет покров (интегумент) и центральную часть (нуцеллус). В семязачатке есть пыльцевход (микропиле).
Мегаспора после митотического деления прорастает в женский гаметофит, образованный гаплоидным эндоспермом и двумя архегониями с яйцеклетками.
Рис. 28. Жизненный цикл голосеменных на примере сосны: 1—6 — развитие спорофита (1 — зигота; 2 — зародыш семени; 3 — спорофит; 4 — женская шишка; 5 — мужская шишка; 6 — семенная чешуя с семяпочками); 7,8 — развитие гаметофита (7 — микроспора; 8 — верхняя часть семяпочки); 9 — яйцеклетка; 10 — эндосперм
Опыление у сосны происходит следующим образом: пыльца приклеивается к семязачаткам смолистым веществом. Вегетативная клетка пыльцы образует пыльцевую трубку, которая проникает в семязачаток. Примерно через 12—14 месяцев происходит оплодотворение. Один из спермиев оплодотворяет яйцеклетку, а другой погибает.
Из оплодотворенной яйцеклетки образуется диплоидный зародыш — спорофит. Из остатков нуцеллуса формируется гаплоидный эндосперм, а из интегумента — кожура семени. Покровы чешуи шишки одревесневают и расходятся. Семена, снабженные крылатыми выростами, разлетаются.
При попадании в почву в благоприятных условиях они дают начало новому растению.
Покрытосеменные растения произошли, предположительно, в мезозое от голосеменных. Они насчитывают около 250 тыс. видов, господствуют на большей части суши и создают основную часть фитомассы и кислорода. Освоить сушу покрытосеменные растения смогли благодаря прогрессивным изменениям вегетативных и репродуктивных органов.
К основным ароморфозам, обеспечившим появление и распространение цветковых растений, относят:
- формирование сосудистых проводящих тканей — ксилемы и флоэмы;
- появление цветка, из завязи которого развивается плод, защищающий семена; возникновение двойного оплодотворения, обеспечивающего формирование триплоидного эндосперма, необходимого для развития диплоидного зародыша;
- редукция женского гаметофита до восьми клеток зародышевого мешка.
Рис. 29. Жизненный цикл покрытосеменных: 1 —5 — развитие спорофита (1 — зигота; 2 — зародыш семени; 3 — спорофит; 4 — тычиночный цветок; 5 — разрез пестика с семяпочкой); 6,7 — развитие гаметофита (в — пыльца (мужской заросток); 7 — зародышевый мешок); 8 — ядро генеративной клетки;’9 — ядро вегетативной клетки; 10 — центральное ядро (2 n); 11 — яйцеклетка
Женский гаметофит формируется в завязи пестика. Одна из диплоидных клеток семязачатка делится мейотически с образованием четырех гаплоидных мегаспор, причем три из них отмирают, а оставшаяся клетка претерпевает три митотических деления.
Образуется зародышевый мешок, или женский гаметофит, состоящий из восьми гаплоидных ядер.
Затем в зародышевом мешке формируются: яйцеклетка, диплоидное центральное ядро (образовавшееся в результате слияния двух ядер зародышевого мешка) и несколько дополнительных клеток.
Мужской гаметофит образуется в пыльниках тычинок и представляет собой пылинку, которая содержит генеративную и вегетативную клетки. Из генеративной клетки образуется два спермия.
При попадании на рыльце пестика пыльца прорастает. Из вегетативной клетки образуется пыльцевая трубка, через которую в зародышевый мешок впрыскивается два мужских ядра.
Одно из ядер сливается с ядром яйцеклетки, а другое — с диплоидным центральным ядром. Из оплодотворенной яйцеклетки развивается зародыш, а из триплоидного ядра — ядра запасающей ткани — эндосперм.
Этот способ оплодотворения был открыт С.Г. Навашиным и получил название двойного оплодотворения.
Семенные растения – общая характеристика
Значимым событием в эволюции растительного мира было появление растений, которые размножаются семенами. Более 300 миллионов лет назад, в конце девонского периода, возникла одна из самых древних разновидностей растительного мира — голосеменные.
Первые голосеменные — это вымершие разноспоровые папоротники. В процессе эволюции эти растения приобрели сложное строение и приспособились к жизни на суше. В наши дни существуют уникальные виды семенных, например гинкго билоба. Его используют в медицине с целью улучшения памяти.
Голосеменные растения — наземные организмы. Они представляют из себе промежуточное состояние между папоротниками и цветковыми растениями. Впервые термин «голосеменные» использовал русский ученый Бекетов. Таким образом он подчеркнул главную отличительную черту — их семена лежат открыто на шишке, не имеют замкнутой оболочки.
Теория возникновения семенных растений
Пример голосеменных растений
Давайте рассмотрим каким образом споровые растения превратились в семенные.
Папоротники размножаются спорами. Их бесполые органы называются спорангиями. Спорангии бывают двух видов: микроспорангии (мелкие споры) и мегаспорангии (крупные споры). Группа тесно расположенных спорангий — сорусы. Вайи — это листья папоротника, на них размещаются сорусы со спорами разного размера.
Ученые предполагают, что голосеменные произошли от разноспоровых папоротников, на листьях которых размещались сорусы со спорами разного размера. Созревшие споры высыпаются и разносятся ветром и водой.
Попав в благоприятные условия, спора прорастает в заросток. На нижней стороне заростка образуются половые клетки: сперматозоиды и яйцеклетки. Когда под заростком скапливается вода, сперматозоид может подплыть к яйцеклетке и оплодотворить ее.
Половая стадия без воды невозможна.
Из спор, которые не выпадали на землю образовался мужской гаметофит, под его оболочкой формировались половые мужские гаметы (пыльца).
Пыльцевые зерна были небольшого размера и легкие, чтоб ветер мог их свободно разносить. Таким образом вода уже не играла важную роль для полового размножения папоротника.
Из макроспор образовался женский гаметофит (семязачаток), из которого сформировалась яйцеклетка. Вайи со спорами стали сгущаться и появилась шишка. В свою очередь и вайи с мегаспорангием тоже образовали шишку. Таким образом у разноспорового папоротника возникло два типа шишек: женская и мужская.
Общая характеристика
Известно 1000 видов отдела голосеменных. Они разделены на четыре класса:
- хвойные;
- гинкговые;
- саговниковые;
- гнетовые.
Наиболее распространенные хвойные деревья. Они образуют тайгу Сибири, леса Евразии, Америки. Другие классы выращивают как декоративные растения. Жизненные формы представлены деревьями и кустами.
Корневая система хвойных стержневого типа. Она состоит из главного (длинный) и боковых (короткие и ветвятся) корней. Хорошо развита древесина, состоящая из трахеид.
Слабо развита кора и сердцевина. В коре, древесине и листьях образуются смоляные ходы, а в них смола и эфирное масло. Если повредить ствол дерева, то на нем выступят капли смолы.
Она затянет рану и предупредит попадание микроорганизмов.
Корневая система хвойных растений
Листья голосеменных игловидные (сосна, ель, можжевельник) и чешуйчатые (кипарис, туя). Они располагаются поодиночке и группами.
Структура листья сохраняет влагу благодаря форме листка, толстой кутикуле, устьям запаянных смолой. Размножаются семенами.
- Чаще встречаются однодомные (мужская и женская особи на одном дереве), реже двудомные (мужская и женская особи на разных деревьях) представители вида.
- Примеры листьев голосеменных растений
Среди хвойных попадаются гиганты растительного мира. Например, мамонтовое дерево имеет толщину ствола 11 — 13м, секвойя вечнозеленая вырастает 117м в высоту, 11м в толщину.
Размножение голосеменных
Современные голосеменные преимущественно хвойные растения. Рассмотрим размножение голосеменных в современных условиях на примере сосны.
Сосна — однодомное растение. Ее семена формируются на 12–15м году жизни. В шишках находятся пыльца и семязачатки. Пыльца мужской шишки с помощью ветра попадает на липкую область женской шишки. На ее чешуйках расположены яйцеклетки.
Летом первого года происходит только опыление. Через год спермии по пыльцевой трубке достигают яйцеклетки. Пыльцевая трубка разрывается и происходит оплодотворение. Формируется зигота, потом зародыш. Остатки семязачатка и зародыш формируют семя.
Весной на третий год семена созревают. Шишка стает сухой. Она раскрывается и выпадают зрелые семена. Благодаря наличию пленчатых «крылышек», семя разносится ветром на большие расстояния. На протяжении трех лет длится цикл размножения сосны обыкновенной. У других голосеменных этот процесс происходит на протяжении года.
Размножение голосеменных растений на примере сосны
Тис ягодный — ядовитое растение. Он не образует женских шишек. Черные семена находятся в центре чашевидного, сочного, ярко-красного придатка.Своим видом дерево привлекает птиц, которые разносят семена на большие расстояния.
Отличие голосеменных от покрытосеменных
Не только голосеменные эволюционировали в своем развитии. Покрытосеменные — это отдел высших растений, которые тоже размножаются семенами. Главное отличие этих растений — семена защищены оболочкой (околоплодником). Такое строение позволяет лучше сохраняться и распространяться. Давайте сравним голосеменные и покрытосеменные растения.
Таблица сравнение голосеменных и покрытосеменных растений
| Характеристика | Голосеменные | Покрытосеменные |
| Период зарождения | Середина палеозоя | Конец мезозоя |
| Цветок | – | + |
| Листья | Узкие, в виде иглы или чешуйки | Разные |
| Формы | Деревья и кусты | Деревья, кустарники, травы |
| Опыление | Ветер | Самоопыление, ветер, животные |
| Завязь | – | + |
| Плод | – | + |
| Пестики | – | + |
| Куда попадает пыльца | На самозачаток | На рыльце пестика |
| Древесина | Трахеиды | Трахеиды, сосуды |
| Оплотодотворение | Внутри семязачатка | Двойное |
| Околоплодник | – | + |
| Нахождение зачатков | Лежат открыто на чешуе | В полости завязи пестика |
Голосеменные — прародители покрытосеменных. Однако последние имеют более совершенное строение. Наличие цветка позволяет увеличить шансы на оплодотворения и опыления. Плод защищает семена от неблагоприятных условий среды и приманивает птиц. Птицы в свою очередь разносят семена на большие расстояния.
Цветковые сделали большой шаг и в опылении. В отличие от голосеменных их разносит не только ветер, но и птицы, насекомые. Покрытосеменные — это высшая ступень эволюции царства растений.
Значение в природе голосеменных
- Хвойные леса обогащают воздух кислородом;
- уменьшают силу ветра, регулируют уровень воды, таяние снега;
- изготавливают бумагу высокого качества, лекарства (активированный уголь), эфирные масла, духи;
- важный источник древесины (мебель, лаки, краски, строительный материал);
- фитонциды помогают в лечении дыхательных путей;
- из смолы хвойных изготавливают мази для лечения ран, ожогов. Камфорное масло применяется для лечения заболеваний сердца.
Оцените, пожалуйста, статью. Мы старались:) (3 5,00
Семенные растения
Появление семян было огромным шагом вперед в истории жизни растений. Единственным предназначением как семян, так и спор является воспроизводство новых поколений растений и сохранение вида. Однако семена справляются с этой задачей гораздо успешнее.
При размножении спорами все зависит от случая. Каждая спора состоит из одной-единственной клетки, практически не содержащей запасов питательных веществ. Споры несут в себе лишь генетический план будущего растения.
Таким образом, прорасти и выжить они могут, только если им посчастливится попасть в благоприятные для развития условия.
Чтобы преодолеть все преграды на пути выживания, мхи, папоротники и подобные им растения производят миллионы спор.
Семена, напротив, обеспечивают следующим поколениям прекрасный старт, тем самым увеличивая их шансы выжить. Каждое семя состоит из многих клеток и защищающей их оболочки.
Клетки эти обычно уже определенным образом организованы – это зародыш растения, имеющий зачатки корней, стеблей и листьев.
И почти всегда семена содержат запас питательных веществ, поддерживающий молодое растение до тех пор, пока оно не сможет существовать самостоятельно. Семена настолько эффективнее спор, что семенные растения стали на Земле доминирующей группой.
Какие растения образуют семена?
Самые привычные для нас и широко распространенные растения из числа образующих семена – это цветковые. Каждый знает обычную яблоню, цветущую весной, а затем, по осени, приносящую крупные плоды, в которых заключены семена.
У многих растений этой группы цветки сильно видоизменены или настолько малы, что и на цветки-то не похожи. Но главные части их в той или иной форме все же присутствуют. Кукуруза, например, – цветковое растение. Ее метелки – это множество мужских цветков, образующих пыльцу. Сложные соцветия, состоящие из женских цветков, имеют вид початков, где каждое зернышко – это семя.
Некоторые нецветковые растения также имеют семена, например хвойные, такие, как сосны, ели или пихты. Семена у них развиваются не внутри цветков, а между чешуйками шишек. У сосны однохвойной, растущей на юго-западе Северной Америки, крупные съедобные семена-орешки.
Виды семенных растений
В общей сложности более 235 000 видов растений семенные. Огромное их большинство – это цветковые. Нецветковых семенных – хвойных и некоторых других – насчитывается около 800 видов.
Нецветковые семенные растения называются голосеменными. Это не значит, что у их семян отсутствует защитная оболочка.
Название означает, что семяпочки, из которых развиваются семена, появляются на голой поверхности чешуек шишки или схожих образований.
Цветковые растения называются покрытосеменными. Семена развиваются у них из семяпочек, находящихся в завязи пестика. Из завязи образуется плод, в котором заключены семена. Например, завязь сливы после опыления превращается в сочный плод, внутри которого находится семя, покрытое жесткой оболочкой.
В чем разница между цветковыми и хвойными растениями?
Цветковые растения чрезвычайно разнообразны, и они очень отличаются от хвойных. Все хвойные, например, – это деревья или кустарники. Среди цветковых тоже есть деревья, но в основном представители этой группы – низкорослые растения с мягкими и сочными стеблями (у древесных же их представителей гораздо более сложная и эффективная сосудистая система, нежели у любого из хвойных.
) Вместо вечнозеленых иголок или чешуевидных листьев у цветковых листья обычно широкие, самых разных форм и размеров. Хвойные живут долго, а многие цветковые растения завершают свой жизненный цикл в течение всего одного сезона. Все хвойные опыляются с помощью ветра.
У цветковых более сложный способ опыления: им не прожить без насекомых или других животных, переносящих пыльцу на женские части цветка.
Суммируя, можно сказать, что цветковые растения отличаются весьма высокой приспособляемостью. Среди них и луговые травы, и садовые цветы, и деревья высотой свыше 30 м. В эту группу входит гораздо больше видов, чем в любую другую группу растений, существующих ныне на Земле.
Группы семенных растений
Сосны, тсуги и другие хвойные – самые распространенные из тех растений, у которых есть семена, но нет цветков. Они встречаются повсюду – от экватора до холодного севера, от продуваемых ветрами горных вершин до влажных равнин и полупустынь.
Это древесные породы с игольчатыми или чешуевидными листьями, и все они, за редкими исключениями, вечнозеленые. Семена почти у всех хвойных образуются в шишках.Голосеменные растения, не принадлежащие к группе хвойных, – достаточно разнородны. Общим для них остается только способ размножения.
К этой группе относится, например, гинкго -дерево, которое достигает 20 м в высоту и которое выращивают как декоративное. Свои веерообразные листья гинкго осенью сбрасывает.Саговники, еще одна группа голосеменных сравнительно простого строения, произрастают главным образом в тропических областях. Саговники напоминают пальмы.
Листья у них большие, жесткие, похожие на листья папоротников. Шишки у некоторых видов просто огромные. Иногда они достигают 1 м в длину и весят около 40 кг.
Наконец, существуют еще гнетовые, небольшая и неясного происхождения группа тоже в основном тропических растений. Самый странный представитель этой необычной группы -вельвичия, растущая лишь в некоторых пустынях на юге Африки.
На верхушке ее огромного, низкого и толстого, похожего на пень ствола имеются всего лишь два длинных, ремневидных листа (единственные листья, которые растение выпускает за всю свою жизнь, а живет оно иногда не одно столетие).
Листья растут на протяжении всей жизни вельвичии и у взрослого растения разрываются на ленты.
Почему гинкго называют иногда живым ископаемым?
У величавого гинкго двулопастного весьма древняя родословная. 150 млн. лет назад его предки были очень широко представлены в лесах по всему Северному полушарию. Ископаемые остатки некоторых видов гинкговых позволяют заключить, что растущий в наше время гинкго двулопастный практически не отличается от древних форм.
По сути, гинкговые дожили до наших дней чисто случайно. Они почти вымерли в ледниковый период, а позже избежали полной гибели только благодаря китайским монахам, которые в X веке стали сажать гинкго в садах при храмах.
В настоящее время это выносливое и устойчивое к загрязнению воздуха дерево стало привычным украшением улиц больших городов во многих странах мира. Однако сажать принято только мужские деревья, поскольку вызревающие на женских деревьях небольшие, размером с вишню плоды покрыты мясистой оболочкой, которая при гниении издает тошнотворный запах.
Энциклопедия "Жизнь растений". ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА (СЕМЕНА)
Приглашаем посетить сайт
По первой буквеА Б В Г Д Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Э
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА (СЕМЕНА)
Растения, относящиеся к отделу голосеменных (Pinophyta, или Gymnospermae), так же как и к следующему отделу цветковых, или покрытосеменных, отличаются от всех остальных представителей растительного мира тем, Что производят семена. Что же такое семя и каково его биологическое значение?
Как известно, все семенные растения, как голосеменные, так и цветковые, являются разноспоровыми. Это значит, что споры у них двух разных типов – микроспоры (мужские споры) и мегаспоры (женские споры). Первые дают начало мужскому гаметофиту, а вторые – женскому.
В этом отношении семенные растения не отличаются от таких разноспоровых бессеменных растений, как селагинелла, полушник, марсилея или сальвиния. Тем не менее между ними имеются весьма существенные различия. В то время как процесс оплодотворения у всех бессемепных высших растений происходит в воде, у семенных растений половое размножение оказалось независимым от воды.
Благодаря этому семенные растения могут размножаться половым путем даже в пустыне и даже в бездождное время года. Как же это происходит?
В то время как у огромного большинства бессеменных высших растений мегаспоры освобождаются из мегаспорангия, у семенных растений их единственная зрелая мегаспора остается постоянно заключенной внутри мегаспорангия и здесь же, внутри мегаспоры, происходит развитие женского гаметофита и процесс оплодотворения.
Определенный шаг в этом направлении мы наблюдаем уже у разноспоровых бессемейных растений. Так, у некоторых видов селагинеллы мегаспора остается внутри мегаспорангия и после оплодотворения, вплоть до значительного развития зародыша и даже молодого растеньица.
Еще большее приближение к семенным растениям наблюдается у некоторых вымерших плауновидных, например у каменноугольных родов миадесмия (Miadesmia) и лепидокарпон (Lepidocarpon), у которых мегаспорангии был окружен покровом из свернувшегося спорофиллоида (или его боковых выростов).
Это уже максимальное- приближение к семени, но образование это является скорее аналогом, чем гомологом семени. Настоящее семя появляется только у голосеменных, притом значительно раньше, чем у таких растений, как миадесмия и лепидокарпон.
В отличие от семенных плауновидных мегаспорангии у семенных растений окружен особым защитным покровом, называемым интегументом (от лат. integumentum – покрывало, покров). Он имеет совершенно ипое происхождение, чем покрывало мегаспорангиев миадесмии или лепидокарпона, о чем мы расскажем ниже.
Мегаспорангии с окружающим его интегументом мы называем семязачатком или семяпочкой. Это действительно зачаток семени (его «почка»), из которого после оплодотворения развивается семя.
Как мы уже знаем, развитие мегаспоры, так же как развитие женского гаметофита, происходит внутри мегаспорангия, а следовательно, внутри семязачатка. Внутри же семязачатка происходит процесс оплодотворения и развитие зародыша.
Это обеспечивает независимость оплодотворения от воды, его автономность.
В процессе развития зародыша семязачаток превращается в семя – основную единицу расселения семенных растений. У подавляющего большинства семенных растений это превращение семязачатка в зрелое, готовое к прорастанию семя происходит на самом материнском растении.
Но у саговниковых и у рода гинкго семязачатки могут опадать еще до образования зародыша и даже до оплодотворения, и тогда оплодотворение и развитие зародыша часто происходит на земле. В еще большей степени это относится к таким вымершим группам голосеменных, как семенные папоротники и кордаитовые.
Совершенно очевидно, что семена гинкго и саговниковых, а тем более семенных папоротников и некоторых других вымерших групп, представляют собой более раннюю стадию эволюции семени.
Но тем не менее, будь то на материнском растении или на земле, зародыш рано или поздно формируется, и в обоих случаях семязачаток превращается в семя. Для примитивных семян, в том числе для семян саговниковых и гинкго, характерно также отсутствие периода покоя.
Для большинства же семенных растений характерен более или менее длительный период покоя. Период покоя имеет большое биологическое значение, так как он дает возможность пережить неблагоприятное время года, а также способствует более далекому расселению.
Внутреннее оплодотворение, развитие зародыша внутри семязачатка и появление новой, чрезвычайно эффективной единицы расселения-семени-являются главными биологическими преимуществами семенных растений, давшими им возможность полнее приспособиться к наземным условиям и достигнуть более высокого развития, чем папоротники и другие бессеменные высшие растения.
Если при размножении спорами каждый раз образуется огромное их число, обычно миллионы, то при размножении семенами число последних во много раз меньше. Это вполне попятно, так как семя несравненно более надежная единица расселения, чем спора.
В семени уже содержится, причем в очень хорошей, надежной упаковке, зародыш – крошечный спорофит с корешком, почечкой и зародышевыми листьями (семядолями). Стоит ему высвободиться из сковывающей его семенной кожуры и просунуть наружу корешок, как он легко укореняется и начинает самостоятельную жизнь.
Но для того чтобы зародыш мог развиться настолько, чтобы разорвать семенную кожуру, высунуться наружу и укорениться, ему нужен некоторый первоначальный запас питательных веществ и необходимый ферментативный аппарат. Этот запас питательных веществ вместе с ма ленькой биохимической лабораторией зародыш находит готовым в самом семени.
В этом проявляется нечто, отдаленно напоминающее заботу о потомстве в животном мире, но «заботу», конечно, основанную не на инстинкте, а чисто автоматическую, слепую, хотя также выработанную в процессе эволюции. Семя – это поистипе маленький шедевр эволюции.
© 2000- NIV
Загрузка...
