Особенности морфологии, анатомии, циклов размножения и систематика голосеменных

Голосеменные — древняя группа высших растений. Первые голосеменные растения появились в конце девонского периода, около 350 млн лет назад, вероятно, они произошли от древних папоротниковидных, вымерших в начале каменноугольного периода. В мезозойскую эру — эпоху горообразования, поднятия материков и иссушения климата — голосеменные достигли своего расцвета, но уже с середины мелового периода уступили свое господствующее положение покрытосеменным. В цикле развития голосеменных наблюдается последовательная смена двух поколений — спорофита и гаметофита — с господством спорофита. Гаметофиты сильно редуцированы, причем мужские гаметофиты не имеют антеридиев.Все голосеменные – разноспоровые растения; в подавляющем большинстве случаев имеются микростробилы и мегастробилы различной формы, которые, в свою очередь, могут объединяться в констробилы. В микроспорангиях формируются микроспоры, которые начинают прорастать под оболочкой. Проросшие микроспоры – мужские гаметофиты, заключенные в оболочку микроспоры, называются пылинками, а совокупность пылинок – пыльцой. После первого деления микроспоры возникает одна маленькая клетка и вторая – более крупная, которая может отчленить еще одну маленькую клетку.

47. Класс Двудольные. Семейства Лютиковые, Розоцветные, Бобовые, Мальвовые, Зонтичные, Астровые,Крестоцветные.Класс Двудольные Двудо́льные (устар. варианты: двусемядольные, двусемянодольные), или Магнолиопси́ды— класс покрытосеменных растений, у которых зародыш семени имеет две боковые супротивные семядоли. Морфологические особенности: Двудольные характеризуются наличием у зародыша двух боковых супротивных семядолей (отсюда название). У двудольных, в отличие от однодольных, проводящие пучки на поперечном срезе стебля (ствола) располагаются кольцеобразно, а между древесиной (ксилемой) и лубом (флоэмой) находится особая образовательная ткань — камбий, обеспечивающая вторичное утолщение; листья, как правило, с сетчатым жилкованием: число частей цветка(чашелистиков, тычинок и плодолистиков) обычно кратно 4 или 5. То есть, цветок 4- или 5-членный. Корешок зародыша чаще всего превращается в главный корень, способный к долголетнему существованию; листовая пластинка часто расчленена, края её выемчатые или зубчатые. Среди двудольных встречаются представители с нетипичными признаками, а иногда с отдельными признаками, более характерными для однодольных. Двудольные как группа цветковых растений: Двудольные отличаются разнообразием вегетативных и репродуктивных органов, что сильно затрудняет выяснение истинных родственных отношений между порядками и семействами. Предки двудольных, а также время и место их возникновения пока ещё не ясны. Наиболее распространена гипотеза, согласно которой т. н. многоплодниковые (порядки магнолиецветных, лютикоцветных и др.) — наиболее древняя исходная группа в эволюции покрытосеменных. Значение для человека: Двудольные занимают важнейшее место в хозяйственной деятельности человека.К ним относятся пищевые и кормовые растения (картофель, гречиха, соя, свёкла, бахчевые и мн. др.); плодовые и ягодные культуры (виноград,яблоня, смородина и др.); масличные (подсолнечник, арахис, тунг и др.); большинство видов деревьев (дуб, берёза, липа и др.); чай, кофе, какао и сотни важнейших лекарственных растений, пряные и ароматические растения (лавр,коричное дерево и др.); важнейшие волокнистые растения (хлопчатник, лён, конопля, джут и др.); растения, дающие каучук, камеди и смолы; многие дубильные, красильные, эфиромасличные и декоративные растения.

Лю́тиковые — семейство двудольных свободнолепестных растений. Представители семейства — однолетние, двулетние и многолетние травы; иногда (например, некоторые виды рода Ломонос) —полукустарники и вьющиеся кустарники. Согласно системе классификации APG II (2003) это семейство включено в порядок Лютикоцветные группы эвдикоты.

Розоцве́тные — порядок двудольных растений, состоящий из девяти семейств, самым типичным из которых является семейство Розовые (Rosaceae).(пример Боярышник сглаженный, малина, листья конопли)

Бобо́вые, или Мотыльковые — семейство двудольных растений порядка Бобовоцветные.Некоторые растения этого семейства являются важными продуктами питания.Травянистые представители семейства, которые способны фиксировать атмосферный азот, являются основными растениями, используемыми при рекультивации земель. Биологическое описание: Листья очерёдные, обычно сложные (пальчатые, перистые, тройчатые) с прилистниками, реже простые.Соцветие: кисть, головка. Цветки обоеполые, с пятичленными чашечкой и венчиком, как правило — двусторонне-симметричные. У типичных бобовых верхний крупный лепесток принято называть парусом (флагом), боковые лепестки — вёслами (крыльями), а два сросшихся или слипшихся нижних — лодочкой.Одногнёздный плод с расположенными в ряд семенами по-научному называется бобом, но в сельскохозяйственной и популярной литературе — обычно стручком. Семена, как правило, — без эндосперма с крупнымисемядолями.(пример фасоль обыкновенная).

Ма́львовые — семейство растений порядка Мальвоцветные. Включает в себя деревья, кустарники, лианы и травянистые растения — около 204 родов и 2330 различных видов растений (по системе APG II). Представители семейства распространены как в северном, так и в южном полушарии, большинство видов тропические. Практически отсутствуют в арктических областях и почти не представлены в северной части лесной зоны.

Зо́нтичные или Сельдере́евые или Сельдере́йные — семейство растений из порядка Зонтикоцветные (Apiales) класса Двудольные.Ботаническое описание: Большинство зонтичных — многолетние травы, легко узнаются по характерным соцветиям — простые или сложные зонтики, цветки мелкие, большей частью белые, реже жёлтые или голубые, правильные, обоеполые, чашечкаедва заметна, венчик с пятью лепестками, пестик один, завязь — полунижняя, двугнёздая.Плод — двураздельная семянка.Листья у большинства зонтичных перисто-рассечённые, часто с большим вздутым влагалищем.

А́стровые или Сложноцве́тные — одно из самых больших семейств двудольных растений; включает 27 773 вида, объединённых в 1765 родов, распространённых по всему земному шару и представленных во всех климатических зонах. Представители данного семейства — главным образом травянистые растения, однолетние или многолетние, реже кустарники или небольшие деревья. К исключениям можно отнести скалезию черешчатую, высотой до 20 м, образующую настоящие леса на Галапагосских островах. Ещё выше вид брахиленамерана, до 40 м высотой и 1 м толщиной, растущая на Мадагаскаре.

Семейство крестоцветных получило свое название из-за крестообразно расположенных лепестков в цветках принадлежащих к нему видов. Другими общими признаками могут служить четыре чашелистика, составляющих чашечку, четыре лепестка, составляющих венчик, тычинки (две коротких и четыре длинных). Соцветие кисть также является характерным признаком всех растений, входящих в семейство. Крестоцветные образуют плоды – стручки. Что же касается листьев, то из них формируется прикорневая розетка или они крепятся к стеблю поочередно. Корневая система – стержневая, у некоторых представителей семейства образуется корнеплод. Прямостоячий стебель часто покрывают мягкие или жесткие волоски

48. Класс Однодольные. Семейства Лилейные, Злаковые, Осоковые. Класс Однодольные (Monocotyledones), согласно А. Л. Тахтаджяну (1987), включает 4 подкласса, 104 семейства, 3 000 родов и около 63 000 видов. По-видимому, древнейшие однодольные произошли от примитивных двудольных.
Подкласс Лилииды (Liliidae)
Крупнейший подкласс Однодольных, охватывающий более 9/ 10 видового разнообразия этого класса. Сюда относятся все важнейшие семейства однодольных. Подкласс включает в себя 21 порядок и более 70 семейств, наиболее важные из которых — Лилейные, Осоковые и Злаковые — охарактеризованы ниже.
Семейство Лилейные (Liliaceae)
Объем типового семейства класса однодольных по-разному понимается различными исследователями. Согласно одной из точек зрения, лилейные включают в себя около 3300 видов, распределенных среди 45 родов. В этом понимании аналогичные показатели для флоры России составляют 220 видов и 20 родов.
Большинство лилейных — многолетние травы с сочными запасающими подземными органами (корневищами, луковицами). Редко это лианы или деревья своеобразного облика.
Листья чаще всего удлиненные ланцетовидные или линейные, параллельно- или дугонервные, обычно цельнокрайние, очередные (иногда супротивные или мутовчатые). Иногда листья могут быть редуцированы, и тогда фотосинтезируют видоизмененные побеги — кладодии и филлокла
Семейство включает в себя ряд пищевых и витаминных растений (луки, спаржа). Есть здесь и лекарственные (ландыш), декоративные (лилия, тюльпан, рябчик) и ядовитые (чемерица, вороний глаз) растения.
Семейство Осоковые (Cyperaceae)
Крупное семейство, включающее около 120 родов и 5600 видов. На территории нашей страны обитает около 440 видов, относящихся к 22 родам. Представители семейства распространены практически по всему земному шару; многие виды встречаются в массовом количестве и играют существенную роль в сложении растительного покрова многих регионов, в особенности в местообитаниях с достаточным и избыточным увлажнением.
Осоковые — главным образом многолетние (реже однолетние) корневищные травы. Корневища могут быть длинные либо укороченные; в последнем случае образуются тесно скученные надземные побеги, образующие более или менее плотные дерновинки или кочки. Стебли в поперечном сечении чаще трехгранные, реже — округлые, сплошные, часто острошероховатые. Ветвление происходит на уровне почвы или под землей, в зонах кущения, представляющих собой основания побегов со сближенными пазушными почками, образующими боковые побеги.
Плод — орешек, окруженный мешочком. Мешочки, наполненные воздухом, легко переносятся водой на значительные расстояния, что для осок немаловажно, в особенности если вспомнить о том, что многие виды растут у воды или прямо в воде.
Семейство Злаки, или мятликовые (Gramineae (Poaceae))
Злаки — одно из крупнейших семейств из класса Однодольных растений, в пределах которого оно занимает после орхидных второе место (а среди семейств цветковых растений в целом — 4-е место), включая примерно 11 000 видов из 900 родов; в нашей стране известно более 980 видов из 170 родов.
Представители семейства широко распространены по всему земному шару, играют одну из важнейших ролей в растительном покрове и занимают господствующее положение при формировании целого ряда типов травяной растительности: лугов, степей, прерий, пампы, саванн и некоторых других.
Плод — зерновка, опадающая обычно с остающимися при ней цветковыми, а иногда и колосковыми чешуями. Для зерновки характерно плотное соединение семенной кожуры с околоплодником. Семя с крахмалистым эндоспермом, занимающим большую часть объема зерновки. Зародыш расположен у основания зерновки, примыкая к эндосперму щитком, который обычно рассматривается как видоизмененная семядоля зародыша. У многих злаков на зародыше со стороны, противоположной щитку, развивается чешуйка, называемая эпибластом и считающаяся рудиментом второй семядоли. Осевая часть зародыша состоит из почечки, покрытой колпачком (колеоптиле), и зародышевого корня, окруженного колеоризой. Между почечкой изародышевым кормом располагается гипокотиль (подсемядольное колено).
Злаки играют выдающуюся роль в жизни человека. Особенно пелико значение хлебных злаков, в ряду которых рис, пшеница и кукуруза являются основными продуктами питания человечества. Многие дикорастущие злаки имеют высокую кормовую ценность и составляют основу кормов сельскохозяйственных животных. Используются злаки также в бумажном и текстильном производстве, строительстве, химической и эфирномасличной промышленности.

49.Основные этапы эволюции растительного мира
В протерозойскую эру (около 1 млрд лет назад) ствол древнейших эукариот разделился на несколько ветвей, от которых возникли растения, грибы и животные. Большинство растений того времени свободно плавало в воде, часть прикреплялась ко дну.
Многоклеточные водоросли явились исходной ветвью для наземных листостебельных растений. В конце силурийского периода палеозойской эры в связи с интенсивными горообразовательными процессами и сокращением площади морей часть водорослей, оказавшись в новых условиях среды (в мелких водоемах и на суше), погибла. Другая часть в результате разнонаправленной изменчивости и адаптации к наземной среде приобрела признаки, способствовавшие выживанию в новых условиях. Такими признаками у первых наземных растений — риниофитов — являются дифференцировка тканей на покровные, механические и проводящие и наличие оболочки у спор. Выход растений на сушу был подготовлен деятельностью бактерий и цианобактерий, которые при взаимодействии с минеральными веществами образовали на поверхности суши почвенный субстрат.
В девонском периоде на смену риниофитам пришли плауны, хвощи и папоротники, также размножающиеся спорами и предпочитающие влажную среду. Их появление сопровождалось возникновением вегетативных органов, что повышало эффективность функционирования отдельных частей растений и обеспечивало их деятельность как целостной системы.
В каменноугольном периоде (карбоне) появляются первые голосеменные, возникшие от древних семенных папоротников. Возникновение семенных растений имело большое значение для дальнейшего развития растительного мира, так как половой процесс стал независимым от наличия капельножидкой среды. Возникшие семенные растения могли обитать в более сухом климате. В пермском периоде климат во многих районах Земли стал более сухим и холодным, древовидные споровые растения, достигшие своего расцвета в карбоне, вымирают. В этот же период начался расцвет голосеменных, господствовавших в мезозойскую эру. Эволюция высших наземных растений пошла по пути все большей редукции гаплоидного поколения (гаметофита) и преобладания диплоидного поколения (спорофита).
В меловой период произошел следующий крупный шаг в эволюции растений — появились покрытосеменные растения. Первые представители этой группы растений были кустарниками или низкорослыми деревьями с мелкими листьями. Затем довольно быстро покрытосеменные достигли огромного разнообразия форм со значительными размерами и крупными листьями.
Приобретение различных приспособлений для опыления цветков и распространения плодов и семян позволило покрытосеменным занять в кайнозое господствующее положение в растительном мире.
Основные особенности эволюции растительного мира:
постепенный переход к доминирующему положению спорофита над гаметофитом в цикле развития;выход на сушу, дифференциация тела на органы (корень, стебель, лист) и дифференциация тканей (проводящие, механические, покровные);переход от наружного оплодотворения к внутреннему; возникновение двойного оплодотворения;возникновение семян, содержащих запас питательных веществ и защищенных от воздействия неблагоприятных условий среды семенными покровами (и стенками околоплодника у покрытосеменных);совершенствование органов размножения и перекрестного оплодотворения у покрытосеменных параллельно с эволюцией насекомых;возникновение разнообразных способов распространения плодов 1 семян

50.Жизненные формы растений. Жи́зненнаяфо́рмарасте́ний, биологи́ческаяфо́рма, биомо́рфа — внешний облик растений (габитус), отражающий их приспособленность к условиям среды. Термин предложен датским ботаником ЭугениусомВармингом в 1884 году, понимавшим под ним «форму, в которой вегетативное тело растения находится в гармонии с внешней средой в течение всей жизни, от семени до отмирания».
В процессе индивидуального развития (онтогенеза) внешний облик растения меняется. Среди факторов, которые влияют на это изменение, можно выделить как внешние (окружающая среда), так и внутренние, заложенные в геноме. Несмотря на разнообразие жизненных форм растений, можно выделить некоторые общие критерии, на основании которых множество жизненных форм будет разбито на группы.

51.Понятие о растительных сообществах
Растительный организм и среда находятся в тесном единстве. Факторы среды определяют распределение растений как по земной поверхности, формируя зоны растительности, так и в пределах небольших территорий, влияя на создание определенных растительных сообществ. В сходных экологических условиях эти сочетания повторяются. Так, на низинных болотах даже на отдаленных территориях произрастают одни и те же виды травянистых растений. На песчаных почвах обычно растут сосновые леса, а на глинистых – еловые.

Растительное сообщество - это исторически сложившаяся устойчивая совокупность различных видов растений на однородном участке территории, характеризующаяся определенными взаимоотношениями как друг с другом, так и с условиями среды. Каждое растительное сообщество имеет определенную структуру: определенный набор видов (флористический состав) и определенное расположение видов (ярусность). Подбор видов в данном сообществе зависит от их биологических и экологических особенностей. Виды, составляющие данное сообщество, могут быть представлены различными жизненными формами. Особую роль в формировании сообщества играет конкуренция между видами или особями одного вида. В результате происходит естественный отбор более приспособленных растений. Рассмотрим березовый лес. Известно, что береза - порода световая, поэтому она заселяет свободные открытые участки (заброшенные пашни, пожарища и проч.). Под кроной берез могут поселяться только растения, переносящие затенение, - ель, кустарники и некоторые виды трав. При формировании данного растительного сообщества (фитоценоза) определенную роль играют также почвы и степень их увлажнения. Количество видов, слагающих каждое растительное сообщество, различно. Различно и количество индивидов каждого вида. Виды, встречающиеся в большом количестве (обильно) и занимающие большую площадь (имеющие большое покрытие), играют в сообществе ведущую роль (доминируют, преобладают над другими). Их называют доминантами. Различная потребность видов, слагающих данное растительное сообщество, в условиях освещения определяет их расположение на разной высоте, т. е. надземную ярусность фитоценоза. По доминантным видам каждого яруса составляют название данного фитоценоза. Например, еловый лес со сплошным покровом почвы из черники называют ельником-черничником; еловый лес со сплошным покровом зеленых мхов – ельником-зеленомошником и т. д.

Существует и подземная ярусность. Таким образом, разнообразие видов на небольшом участке связано также с тем, что корневые системы их располагаются не на одинаковой глубине. Это позволяет растениям поглощать минеральные вещества из различных слоев почвы. Растительные сообщества характеризуются видовым составом, жизненными формами, входящими в их состав, характером местообитания, географическим положением, хозяйственной пригодностью и динамикой