Plantes à graines, qui est apparu il y a environ 360 millions d'années, est le groupe dominant actuellement de plantes supérieures. Les plants à graines sont divisés en 2 sections : gymnospermes (Pinophyta, Gymnospermae) qui se multiplient par semence mais ne produisent pas de fruit, et angiospermes (Angiospermes, Magnoliophyta) ayant des graines enfermées dans des fruits.
L'évolution s'est poursuivie dans le sens de la réduction du gamétophyte et du développement ultérieur du sporophyte (tableau 7.1).
Planter- un nouvel organe né dans le processus d'évolution pour la reproduction des plantes. La graine contient l'embryon de la future plante - le sporophyte. L'embryon comprend la racine embryonnaire, la tige, le bourgeon et les feuilles embryonnaires (cotylédons). L'embryon est protégé par le tégument et possède une réserve nutriments; en revanche, dans une spore unicellulaire, l'apport de nutriments est faible et elle perd rapidement sa capacité de germination. La graine a des adaptations pour la fixation, il y a une période de dormance pendant la germination, c'est-à-dire le processus de germination commence dans des conditions plus favorables.
Le sporophyte a acquis une domination complète dans le cycle de développement sur le gamétophyte. Le gamétophyte est extrêmement réduit, a perdu son existence indépendante et est complètement dépendant du sporophyte, sur lequel il se forme et se forme.
Tableau 7.1.Différences évolutives entre les plantes à spores supérieures et les plantes à graines
Le processus de reproduction des plantes à graines n'est pas associé à un environnement de gouttelettes liquides. Grâce à cette indépendance, ils ont pu se répandre sur toute la surface de la Terre et devenir le groupe végétal dominant.
Une adaptation progressive importante, excluant la dépendance du processus de fécondation vis-à-vis du milieu aquatique, a été l'émergence au cours du processus d'évolution d'un tube pollinique qui livre les gamètes mâles à l'ovule.
Les gymnospermes sont un ancien groupe de plantes apparues au Dévonien. Les gymnospermes sont des plantes avec un niveau d'organisation plus élevé que les plantes à spores plus élevées, puisque la graine est le moyen de leur dispersion. La plupart des taxonomistes considèrent le groupe des gymnospermes comme un groupe naturel ; à leur avis, tous les gymnospermes descendaient de l'une des branches latérales des plus anciennes plantes ressemblant à des fougères de différentes spores.
Les gymnospermes sont hétérogènes. Les microspores se forment dans les microsporanges situés sur les microsporophylles et les mégaspores - dans les mégasporanges sur les mégasporophylles. Des micro- et mégasporophylles (feuilles sporulées) se forment strobiles(cônes) - assemblages de sporophylles sur un axe commun. La plupart des gymnospermes ont des strobiles unisexués. Strobilis formé uniquement à partir de micropointes
les orrophylles sont appelées microstrobile, et des mégasporophylles - mégastrobiles. Les strobilis peuvent être uniques, comme de nombreux cycas, mais forment le plus souvent des assemblages.
Les gymnospermes, contrairement aux prêles, aux lymphoïdes et aux fougères, ne se reproduisent pas par des spores, mais par des graines, qui sont situées ouvertement sur les écailles du cône. Les graines proviennent d'ovules posés sur les écailles des graines de conifères ou sur des mégasporophylles (chez d'autres gymnospermes).
La nouvelle méthode de reproduction - par graines - s'est avérée la plus appropriée pour le mode de vie terrestre des plantes, et ce n'est qu'avec son acquisition que les plantes supérieures ont finalement rompu l'ancien lien avec l'environnement aquatique nécessaire au moment de la fécondation et sont devenues complètement terrestre. Ont gymnospermes le gamétophyte, qui a aussi besoin d'un substrat suffisamment humide, n'est pas devenu incertain dans les conditions d'existence terrestre d'une génération sexuée vivant séparément.
Un des plus signes importants tous les gymnospermes - la présence d'un ovule (ovule). Mégasporange dans l'ovule est nucelle, entouré Les ovules sont situés ouvertement sur les écailles des graines (mégasporophylles) et se forment après la fécondation graines - un organe de reproduction gymnospermes.
La reproduction:végétatif et semence.
Végétatifla reproduction est rare : par bouturage (chez certains cyprès) ou par marcottage (par exemple, chez le sapin). Caractéristiques reproduction des graines(Fig. 7.1) nous considérerons les gymnospermes en utilisant l'exemple Pin sylvestre (Pinus sylvestris).
Le pin est une plante panachée monoïque avec une prédominance de sporophyte dans le cycle de vie. Une plante de pin produit des cônes mâles avec des microsporanges et des cônes femelles avec des mégasporanges.
Microsporogenèse et microgamétogenèse. En mai, des grappes de cônes mâles jaunâtres - strobiles - se forment à la base des jeunes pousses de pin. Chaque cône a un axe auquel des microsporophylles sont attachées en spirale. Chaque microsporophylle sur la face inférieure a 2 sac pollinique - microsporanges. Initialement, les sacs polliniques contiennent des spores maternelles diploïdes (microsporocytes), à partir desquelles des cellules haploïdes se forment au printemps à la suite de la méiose. microspores. Dans ce cas, 4 microspores haploïdes sont formées à partir d'une cellule mère diploïde. Microspores
Riz. 7.1.Propagation par graines de pin forestier : A - branche de pin avec cônes mâles (1) et femelles (2, 3) : 2 - 1ère année de vie ; 3 - 2ème année de vie après pollinisation ; 4 - cône mature avec graines renversées; B - bosse masculine; B - microsporophylle (5) avec 2 sacs polliniques (6) ; D - pollen : 7 - cellule antéridienne ; 8 - cellule végétative; 9 - sacs gonflables; 10 - exine; 11 - intine; D - germination du pollen : 12 - cellule souche ; 13 - cellule spermagène; 14 - tube pollinique; E - cône femelle : 15 - écailles de graines avec 2 ovules ; F - ovule avec mégaspores : 16 - tégument ; 17 - micropieux; 18 - nucelle; 19 - mégaspores; H - ovule après le développement du gamétophyte femelle : 20 - endosperme ; 21 - archégone; Et - graine : 22 - tégument ligneux (ancien tégument) ; 23 - tégument scarious (anciennement nucellus); 24 - embryon; 25 - endosperme; K - écailles de graines avec graines
monocoeur, recouvert de 2 coques - intiny(interne) et exine (externe) - et porte 2 sacs aériens, résultant de la séparation de l'exine de l'entina. L'exine est formée à partir du matériau des cellules tapissant les microsporanges. Il est épais, stratifié, cutinisé et contient des glucides persistants. sporopollénines. L'intina, qui se forme plus tard, est fine et délicate, se compose de substances pectiques.
Ensuite, le processus a lieu microgamétogénèse- la formation d'un grain de pollen (gamétophyte mâle). La microspore commence à se diviser, c'est-à-dire se transforme en une excroissance mâle (pollen), mais ne laisse pas microsporanges.À la suite de la mitose, 2 cellules sont formées à partir du noyau de la microspore. Une cellule donne 2 cellules protales végétatives, qui disparaissent bientôt, de l'autre elles se forment anthéridal et cellules végétatives. Dans le pollen de la microspore, 2 membranes (exine et intine), 2 sacs aériens sont préservés et 2 nouvelles cellules se forment (végétative et anthéridale). Ainsi, les gymnospermes forment pollen, lequel est gamétophyte mâle.
Cellule antéride forme en outre des gamètes sexuels mâles - spermatozoïdes et un plus grand cellule végétative, qui est le corps du gamétophyte mâle, forme ensuite le tube pollinique (Fig. 7.2).
Riz. 7.2.Formation de pollen (gamétophyte mâle) chez les gymnospermes : A - cône mâle ; B - microsporophylle (1) avec microsporanges (2) ; B - pollen : 3 - cellule végétative ; 4 - antéridial; 5 - deux sacs gonflables
Lorsque le sac pollinique est ouvert (généralement de mai à début juin), le pollen bicellulaire se répand et est transporté par le vent jusqu'au cône femelle ; les sacs aériens facilitent le transfert du pollen. Le développement ultérieur du gamétophyte mâle se produit après la pollinisation, c'est-à-dire sur les cônes femelles à l'intérieur de l'ovule.
Mégasporogenèse. Des cônes femelles se forment également au printemps au sommet des jeunes pousses. Le cône femelle est un groupe de pousses latérales modifiées raccourcies, constituées d'écailles de couverture externe et de graines internes. À la base de chaque écaille de graine, il y a 2 ovules.
Le jeune ovule se compose de la partie centrale multicellulaire - le nucelle et le tégument environnant. L'outil pousse à partir de la base du nucelle, ce qu'on appelle chalaze, et grandit de bas en haut. Il fusionne avec le nucelle. Ce n'est que près de l'apex faisant face à l'axe de la masse que le tégument a un trou appelé micropyle(entrée de pollen). Nucelle est un mégasporange, une tégument- nouvelle éducation, jamais rencontré auparavant.
Au début du développement, l'ovule du nucelle est constitué de cellules diploïdes homogènes. Un mois après la pollinisation dans la partie médiane du nucelle, une cellule archésporiale maternelle est isolée. Il se divise méiotiquement pour former 4 mégaspores haploïdes. Puis 3 d'entre eux meurent, et 1 reste capable de se développer. Cela met fin à la mégasporogenèse et commence mégagamétogénèse.
Mégagamétogénèse. La mégaspore est divisée à plusieurs reprises par mitose, ce qui entraîne la formation de nouveau tissu - endosperme,être gamétophyte femelle. Des 2 cellules externes de l'endosperme,
Riz. 7.3.Mégagamétogénèse du pin sylvestre : 1 - cellule archésporienne ; 2 - tétrade de mégaspores; 3 - division de la mégaspore; 4 - gamétophyte femelle (endosperme), qui s'est développé à partir de la mégaspore; 5 - archégone; 6 - tube pollinique; 7 - tégument; 8 - nucelle
au micropyle, 2 archégones sont formés - les organes femelles de la reproduction sexuée (Fig. 7.3).
Pollinisation. À l'aide du vent et des sacs aériens, le pollen des cônes mâles est transféré aux ovules. Il est capturé par des gouttelettes de liquide épais remplissant l'espace entre le nucelle et le tégument et faisant saillie à travers le micropyle. Ce liquide, en s'asséchant, attire le pollen dans l'ovule sur le nucelle (dans la chambre pollinique). Après la pollinisation, le micropyle est envahi par la végétation. Les écailles de la graine du cône femelle se referment, se raidissent, offrant ainsi une protection à l'ovule. Le gamétophyte mâle poursuit déjà son développement dans le mégasporange.
Fertilisation. Environ 13 mois après la pollinisation, l'exine éclate et la cellule végétative, entourée d'intine, se développe en un tube pollinique, qui pénètre dans le tissu du nucelle et se développe en direction des archégones. Le tube pollinique se développe très lentement et la fécondation n'a lieu qu'après l'hivernage. La cellule antéridienne se divise pour former 2 cellules - la cellule souche d'anthéridium et la cellule générative (spermagénique). La fonction de la cellule de jambe n'a pas encore été clarifiée. La cellule générative se déplace dans le tube pollinique, à travers lequel elle atteint les archégones. La formation de 2 spermatozoïdes, dépourvus de flagelles, à partir d'une cellule spermagène se produit immédiatement avant la fécondation. L'un des spermatozoïdes fusionne avec le noyau de l'ovule archégone et l'autre meurt. Le deuxième archégone meurt également. L'ensemble du processus de fertilisation prend environ un an.
L'embryon se développe à partir du zygote formé. Son développement est dû aux produits de réserve d'endosperme, que l'on appelle primaires. Formé planter pins gamétophyte (n) et sporophyte (2n). Une partie de la graine est l'endosperme primaire (f)- représente gamétophyte femelle (n), une autre - germe (2n)- primordium du sporophyte fille (2n). L'embryon se compose d'une racine, d'une tige, de plusieurs cotylédons et d'un bourgeon. Solide peler sperme (2n) - c'est l'ancien tégument de l'ovule; une fine couche jouxte la peau périsperme(ancien tissu nucellus 2n). La peau et le périsperme sont une partie distincte du sporophyte maternel (voir Fig. 7.1).
Les graines mûrissent à l'automne, la 2e année après la pollinisation, et sont dispersées sur la neige en hiver. Les cônes atteignent alors une longueur de 4 à 6 cm, les écailles se lignifient, du vert elles deviennent brunes. Le printemps prochain les écailles se séparent et les graines se répandent. Planter
le pin est équipé d'une aile légère, formée à partir des tissus des écailles de la graine. Grâce à l'appendice ptérygoïde, les graines sont transportées par le vent sur de longues distances, puis germent sur le sol et donnent de nouveaux plants de pin. Les premières graines du pin forestier ne commencent à donner qu'après 40 ans.
Classes les plus courantes gymnospermes sont:
Oppressif (Gnetopsida);
Ginkgo (Ginkgopsida);
Conifères (Pinopsida).
Ginkgoids de classe(Ginkgopsida)
Le seul représentant moderne de cette classe est une plante relique - Ginkgo biloba (Ginkgo biloba). Cette plante est appelée fossile vivant, car ses ancêtres les plus proches se sont éteints il y a des dizaines de millions d'années. A l'état sauvage après les glaciers, le ginkgo n'a survécu qu'en Chine (Sichuan), mais il est largement cultivé comme arbre d'ornement dans les parcs de la zone extratropicale. C'est un grand arbre à feuilles caduques, atteignant une hauteur de 40 m et un diamètre de plus de 4,5 m. Les feuilles sont pétiolées, ont un limbe caractéristique en forme d'éventail avec des nervures à ramification dichotomique, qui tombent chaque année. Le ginkgo est une plante dioïque. Dans le pollen de ginkgo lors de sa germination, il se forme 2 spermatozoïdes mobiles multiclunculés (et non 2 spermatozoïdes, comme chez les autres gymnospermes). Sur les arbres femelles, ce sont les ovules qui pendent, pas les graines. Le pollen y pénètre au printemps et la fécondation est retardée jusqu'à la fin de l'automne, lorsque les ovules tombent.
Riz. 7.4.Ginkgo biloba
(Ginkgo biloba) : A - microstrobil ; B - pousse raccourcie avec microstrobils; B - mégaastrobil avec de jeunes ovules; G - graine mûre; D - pousse raccourcie avec graines
Après la pollinisation et la fécondation avec du sperme, des graines se forment - grandes, rondes, avec une enveloppe externe comestible juteuse et douce. L'embryon a 2 cotylédons, qui restent dans le sol pendant la germination. Le Ginkgo est maintenant connu en Chine ; dans le Caucase et en Crimée, il est divorcé plante ornementale(fig. 7.4). Dans la sphère générative, le ginkgo entretient une certaine relation avec les cycas, selon la structure de l'appareil foliaire - avec les fougères, selon l'anatomie du bois - avec les conifères. La présence de spermatozoïdes flagellés dans les arbres terrestres - cycadées et ginkgo - pendant le processus sexuel, se déplaçant activement dans un milieu liquide, les rapproche évolutivement des plantes à spores supérieures. Chez d'autres représentants de gymnospermes à l'étude, les gamètes mâles perdent complètement leur mobilité.
Classe oppressante(Gnétopsida)
La classe Oppressive comprend 3 ordres contenant chacun une famille, dont 2 ont importance médicale: Éphédrales et Oppressif (Gnetales). Les premiers restes fossiles d'oppresseurs (pollen d'éphédra) n'ont été trouvés que dans les sédiments tertiaires du Cénozoïque. Les oppressants sont également appelés ceux à graines de coquille, car ils ont une couverture semblable à un périanthe autour des micro- et mégasporophylles.
Commande oppressante (Gnetales)
Genre unique Gnetum compte environ 30 espèces qui vivent dans les forêts tropicales humides. Pour la plupart ce sont des lianes ligneuses, rarement des arbustes ou de petits arbres. Les feuilles sont larges, coriaces, avec des veines réticulaires, ressemblant aux feuilles des angiospermes. Gnetum gnemon (G. gnemon) d'Asie du Sud-Est donne graines comestibles utilisé par la population locale pour se nourrir à la fois des jeunes feuilles et des strobiles.
Ordre de l'éphédra (Éphédrale)
Genre unique éphédra réunit 40 espèces d'arbustes à feuilles persistantes très ramifiés et d'arbustes ressemblant à des prêles (Fig. 7.5). L'éphédra est un habitant des régions arides et désertiques d'Eurasie et d'Amérique. C'est une plante dioïque, moins souvent - une plante monoïque.
Sur les plantes mâles, des assemblages sphériques de microstrobils se forment sous la forme d'épillets arrondis. Sur le petit axe de l'épillet,
Riz. 7.5.La famille Ephedra. Ephedra distachya : A - Forme générale pousses reproductrices; B - collection de microstrobes; B - mégastrobile; G- coupe longitudinale à travers megastrobil: 1 - pousse d'une plante femelle; 2- pousse d'une plante mâle ; 3 - microstrobile; 4 - écailles couvrantes; 5 - tégument externe; 6 - ovule; 7 - tégument interne formant un tube micropilaire
mettre de 2 à 8 paires de feuilles opposées, couvrantes et écailleuses. Plusieurs paires inférieures de feuilles de couverture sont stériles, à l'aisselle des autres se trouvent des microsporophylles avec 1 à 8 microsporanges.
Les plantes femelles ont des strobiles femelles portant 1 ovule apical entouré d'un tégument en forme de sac succulent. Après la fécondation de l'œuf de l'un des archégones, une graine apparaît, entourée des couvertures charnues de l'ancien tégument et des écailles de couverture et ressemble extérieurement à un fruit - une "baie" de couleur orange vif. Cela attire les animaux à manger et à distribuer les graines. Il existe 10 types d'éphédra dans notre flore.
Prêle éphédra (E. equisetina) et éphédra à deux épis (E. distacya) servir de source de matières premières pour la production de l'éphédrine alcaloïde, utilisé comme agent qui stimule le système nerveux central, dans le traitement du rhume, de l'asthme bronchique.
Classe Conifères(Pinopsida)
Délégués de classe Conifèresétaient encore au Carbonifère et atteignirent la plus grande diversité au Jurassique. Cette classe comprend sous-classe de conifères (Pinidae), qui est le groupe de gymnospermes le mieux conservé et le plus nombreux (environ 560 espèces). Sur le territoire de la Russie, il y a des représentants de 8 genres, plus de 50 espèces. Les conifères forment de vastes forêts dans l'hémisphère nord, sur le vaste territoire de l'Eurasie et de l'Amérique du Nord, ils sont également répartis dans les régions tempérées de l'hémisphère sud, sur tous les continents sauf l'Antarctique.
Le plus grand nombre d'espèces se trouve dans les genres Pin (Pinus), Sapin (Abies) et Epicéa (Picea). Tous les conifères sont des arbres ou des arbustes, généralement à feuilles aciculaires (épicéa), écailleuses (thuya, cyprès) ou elliptiques (podocarpe). La plupart des plantes sont persistantes, mais il y a aussi des plantes à feuilles caduques, par exemple mélèze (Larix), et dans certains (cyprès des marais), même les pousses annuelles tombent.
Représentants de sous-classe conifères- l'une des plus grandes plantes à la fois parmi les gymnospermes et dans le monde végétal dans son ensemble. Leur système racinaire est représenté par les racines principales et latérales ; les racines adventives sont très rares, seulement chez les représentants primitifs. Système racinaire avec des mycorhizes, principalement des champignons de la calotte basidique. La structure anatomique de la racine est similaire à celle des angiospermes. En règle générale, les conifères ont des troncs puissants à ramification monopodiale et des couronnes compactes. La structure anatomique des tiges se distingue par un bois puissamment développé et une écorce et une moelle moins développées. En raison du cambium, une croissance secondaire de la tige est fournie. Le bois est constitué à 90-95% de trachéides à pores bordés, de parenchyme ligneux peu développé (pas tous de conifères), les libriformes sont absents, les cernes annuels sont bien prononcés. Le liber est constitué de cellules criblées sans cellules compagnes ni de parenchyme libérien ; les fibres libériennes ne sont pas développées. L'écorce et le bois de nombreux conifères contiennent de nombreux passages de résine schizogène.
Riz. 7.6.Conifères (famille des cyprès): A - pousse reproductrice de cyprès à feuilles persistantes (Cuрressus sempervirens); B, C - pousses reproductrices de genévrier commun (Juniperus communis):
1 - pousses avec des cônes mâles; 2 - pousses avec des cônes femelles; 3 - microsporophylle avec microsporanges; 4 - écailles de graines avec ovules; 5 - jeune cône femelle, 6-8 - cône mature (vue générale, coupes transversales et longitudinales)
La reproduction végétative n'est presque jamais observée chez les conifères. L'un des signes les plus importants de tous les gymnospermes est la présence d'un ovule (ovule). Mégasporange dans l'ovule est un nucelle, entouré enveloppe de protection - tégument. Les ovules sont situés ouvertement sur les écailles des graines (mégasporophylles) et donnent après la fécondation graines - organes reproducteurs gymnospermes.
Les conifères comptent une dizaine de familles. Les représentants des familles sont largement représentés sur le territoire de la Russie (Fig. 7.6) : pin - genre Larch (Larix), genre Pine (Pinus), genre Spruce (Picea); cyprès - le genre Juniperus et le genre Thuja.
Les forêts de conifères définissent le paysage de vastes territoires, servent de base à de nombreuses biocénoses et jouent un rôle important de protection de l'eau. Bois conifères utilisé comme matériau de construction, combustible; à partir des aiguilles de sapin, on obtient de l'huile essentielle, qui est utilisée pour la fabrication de vernis. Les jeunes branches de sapin contiennent du bornéol, précurseur de la production de camphre. La térébenthine et la colophane sont obtenues à partir de pin de Sibérie, l'huile est obtenue à partir de pignons de pin.
Planifier
1. caractéristiques générales plantes à graines.
4. Caractéristiques générales du département Angiospermes, ou Floraison (Madpoііorpuia).
5. La valeur des angiospermes dans la nature et la vie humaine.
Concepts de base: graines, cotylédons, cône, fleur, gamétophyte, sporophyte, anthéridies, archégones, sporophyte, riznospore plantes.
Caractéristiques générales des plantes à graines
Les plantes à graines appartiennent à deux divisions :
o Angiospermes, ou Floral- ont des fleurs et des graines, péricarpe fermé (fruit).
Les graines de plantes, par rapport aux graines de spores, représentent un niveau d'organisation plus élevé, car le principal rudiment de la dispersion d'une espèce est une formation qualitativement nouvelle - les graines. L'avantage évolutif le plus important des plantes à graines par rapport aux plantes à spores est que leur processus sexuel ne dépend pas des gouttes d'eau liquide. Grâce à cette indépendance des semences, les plantes ont pu se répandre sur toute la terre et sont devenues un groupe progressif de plantes.
Contrairement aux plantes à spores supérieures, dans lesquelles les spores sont unicellulaires, dans les plantes à graines, les graines sont des bagatoclitinnes et contiennent un embryon formé et un apport de nutriments pour son développement.
Chez les plantes à graines, il y a une nouvelle amélioration et une prédominance encore plus grande dans le cycle de développement du sporophyte et la réduction du gamétophyte, dont l'existence est totalement dépendante du sporophyte.
Caractéristiques générales du département Gymnospermes (Pinophyta)
Les gymnospermes, à la fois modernes et éteints, sont principalement des arbres, moins souvent des arbustes ou des vignes lignifiées. Aucune plante herbacée n'a été trouvée parmi eux. Ils sont apparus au Paléozoïque à partir des fougères Riznosporous, qui ont ensuite disparu. Vues modernes répartis dans le monde entier.
1) les spores des plantes ;
2) reproduction par graines;
3) le développement de graines nues et découvertes dans des cônes (féminines stroboscopiques) (par conséquent, le département des plantes a reçu exactement ce nom);
4) la tige est droite (ramification monopodiale) et vivace, a un cambium, est capable d'épaississement secondaire ;
5) il n'y a pas de vaisseaux, le bois se compose uniquement de trachéides, dont le printemps, les parois minces remplissent la fonction principale, et l'automne, les parois épaisses - mécaniques;
6) il y a de nombreux passages de résine dans le bois, remplis de résine, des cernes de croissance annuels prononcés du bois; il y a très peu ou pas de parenchyme dans le bois ;
7) les tubes libériens en forme de tamis n'ont pas de cellules compagnes ;
8) selon la structure des feuilles sont divisés en deux groupes:
o plantes à grandes feuilles (ligne d'évolution macrophile) ;
o plantes avec petites feuilles(ligne d'évolution microphile);
9) plantes à feuilles persistantes (rarement à feuilles caduques).
Dans le cycle de développement des gymnospermes (Fig. 54), la génération asexuée, le sporophyte (2p), prédomine complètement. Le gamétophyte mâle - grain de pilkov (microgamétophyte) et le gamétophyte femelle - deux archégones avec des œufs (mégagamétophyte) se développent dans des sporanges sur des pousses spéciales portant des spores - des cônes mâles et femelles. Aucune eau n'est nécessaire pour la fertilisation. Les spermatozoïdes pénètrent dans les œufs par le tube pollinique, qui se développe pendant la germination du pollen. Le vent transporte le pollen. À la suite de la fécondation, une graine se développe avec un tégument, un embryon et un endosperme (n), situés ouvertement sur les écailles des cônes femelles.
o Sagovnikov (cycad - a un tronc de 8 à 15 mètres, couvert de feuilles partielles de 2-3 m de long ; plante dioïque ; les méga - et les microspores se forment dans les méga - et les microspores, qui sont au sommet du tronc ; chez les femelles spécimens après pollinisation et fécondation avec des spermatozoïdes, une grosse graine rouge orangé est formée);
o Gingovi (ginkgo biloba - un arbre atteignant 40 m de haut avec des feuilles particulières, ressemblant à un éventail ouvert ; feuilles pétiolées à nervures ramifiées de manière dichotomique, tombent chaque année ; plante dioïque ; sur les arbres femelles, après pollinisation et fécondation par les spermatozoïdes, des graines se forment avec une couverture juteuse et comestible) ;
o oppression (éphédra, gnetum, velvichia - leur strobile branche de manière dichotomique ; autour du strobile il y a une couverture semblable au périanthe des fleurs ; contrairement aux autres gymnospermes, ils ont des vaisseaux en bois secondaire, le processus sexuel est un peu comme la double fécondation des angiospermes , l'embryon a deux cotylédons) ;
o Conifères (pin commun, if à baies, épicéa commun, cèdre de Sibérie - les branches sont disposées comme en anneaux, et un anneau se forme chaque année ; le bois se compose de trachées et de tubes en forme de tamis ; il n'y a pas de vrais vaisseaux ; les feuilles sont des aiguilles- comme ou écailleux; conifères).
Riz. 54. Cycle de vie du pin sylvestre (d'après Yakovlevim, Chelombitko, 2001) :
I - sporophyte adulte; 2 - cône femelle;
3 - bosse masculine;
4 - microstrobil avec sacs polliniques;
5 - mégaastrobil avec bourgeons à graines;
6 - grain de pilkov (gamétophyte mâle);
7 - mégaspore;
8 - tube pollinique avec gamète mâle;
9 - gamétophyte femelle, qui se transformera en endosperme;
10 - archégones à partir desquels un œuf sera formé;
12 - jeune sporophyte (semis).
Plantes supérieures- ce sont les types de plantes qui sont sorties sur terre et qui se sont adaptées à leur nouvel habitat. Il y en a plus de 300 mille. Les plantes supérieures se distinguent par la présence d'organes végétatifs, tels que la racine et la pousse, et possèdent les mêmes pigments photosynthétiques : la chlorophylle et les caroténoïdes.
Les plantes supérieures ont pour la plupart un système de transport complexe de substances, elles peuvent les réguler à l'aide de feuilles. Les cellules des plantes supérieures forment des tissus. Le sporophyte prédomine dans le cycle de vie (sauf pour les bryophytes).
Le gamétophyte est progressivement réduit en plusieurs cellules. Les organes reproducteurs sont multicellulaires. La fertilisation avec la complexité croissante des espèces cesse de dépendre de l'eau. Le zygote donne naissance à un embryon multicellulaire.
Les plantes terrestres supérieures constituent la majeure partie de la biomasse de la Terre - environ 90 %.
Systématique des plantes supérieures
Les plantes supérieures comprennent les plantes à spores supérieures et les plantes à graines supérieures.
Différend supérieur : rhiniforme (exclusivement fossile), psilotique (environ 20 espèces ont survécu), bryophyte (23-27 000 espèces), lymphatique (environ 1300 espèces), prêle (environ 30 espèces), fougère (environ 12 000 espèces).
Plantes supérieures qui se reproduisent par des spores, les botanistes combinent le nom commun - spore supérieure. Ceux-ci comprennent à la fois des espèces existantes et éteintes. Le corps des organismes à spores supérieures est divisé en parties aériennes et souterraines, les organes végétatifs sont développés. consiste en une alternance de générations : sporophyte et gamétophyte. Le sporophyte est bien développé, vit longtemps (à l'exception des bryophytes). Sur celui-ci, des sporanges multicellulaires se développent, à partir desquels des spores haploïdes immobiles se forment après la méiose. Ils sont unicellulaires, de petite taille, se propagent principalement par le vent et se transforment en gamétophyte.
La fertilisation des plantes à spores supérieures ne se produit qu'en présence d'eau. Par reproduction, on distingue les plantes bisexuées (qui ont à la fois des cellules mâles et femelles) et unisexuées (il y a des cellules mâles ou femelles).
Les litiges peuvent être différents et de même taille. Les plantes à spores supérieures qui ont les mêmes spores sont appelées homospores, et celles qui ont des spores différentes sont appelées hétérospores. Selon la taille, on distingue les microspores (de petite taille) et les mégaspores (grandes).
On pense que les plantes à graines proviennent directement de plantes à spores, en particulier de fougères.
Plantes à graines supérieures : pinophytes (gymnospermes) - environ 800 espèces, magnoliophytes (angiospermes) - 300 000 espèces.
Les plantes à graines supérieures ont atteint leur apogée lorsque le climat est devenu plus sec et plus froid et que les saisons ont changé. Les angiospermes sont actuellement l'espèce la plus répandue.
Les plantes à graines ont un certain nombre d'avantages par rapport aux plantes à spores plus élevées. Ils sont constitués des mêmes organes : racine, pousse, graine. Le tronc est beaucoup plus fort que celui des spores, car les cellules du bois s'y développent. De plus, la plupart des cellules du bois sont mortes.
Les plantes à graines sont extrêmement variées. Le gamétophyte se développe sur le sporophyte et s'en nourrit.
La reproduction a lieu à l'aide de graines, qui sont des embryons multicellulaires formés qui contiennent un apport de nutriments. La fertilisation des graines supérieures est précédée de la pollinisation - le transfert des grains de pollen aux bourgeons des graines avec un œuf. La pollinisation est réalisée à l'aide du vent, de l'eau, des animaux, des insectes. La fertilisation cesse de dépendre uniquement de l'eau, comme dans les plantes à spores supérieures. Elle est due à la cellule végétative du pollen, qui se développe dans le tube pollinique.
Gymnospermes(principalement des conifères ; en plus, ifs, cycas, ginkgo, etc.). Les graines ne sont pas cachées dans l'ovaire. Aucun fruit ne se forme. Ils forment généralement des bosses sur lesquelles des spores apparaissent. Le processus de maturation des graines est très long (chez le pin sylvestre, les graines en cônes mûrissent pendant 3 ans). Le tissu conducteur est primitif. Parmi Forme de vie seuls les arbres et arbustes sont représentés (pas de graminées).
Angiospermes ou floraison les plantes se reproduisent par graines, qui sont situées dans le fruit. Les tissus sont très différenciés.
4. Tissus Les angiospermes peuvent être divisés en 4 types : éducatifs, tégumentaires, basiques et conducteurs.
À éducatif les tissus comprennent le cambium et les méristèmes.
Type de base tégumentaire tissus - l'épiderme est un tissu tégumentaire mince, constitué d'une couche de cellules. Sa fonction principale est de protéger la plante du dessèchement et de la pénétration des micro-organismes. L'épiderme est équipé de stomates (formations particulières qui régulent les échanges gazeux et l'évaporation de l'eau par les feuilles (transpiration)).
À de construction les tissus comprennent le parenchyme, le collenchyme et le sclérenchyme. Cellules parenchyme remplissent l'espace principal et constituent la majeure partie des tiges et des racines. Collenchyme constituent des cellules allongées dans le sens du grand axe de l'organe, qui contiennent une grande quantité de cellulose. Ce tissu joue rôle important fournir aux organes un soutien supplémentaire; tandis que les cellules du collenchyme, restant vivant, sont capables de s'étirer sans interférer avec la croissance des autres cellules. Sclérenchyme se trouve principalement dans l'écorce, la moelle et les fruits. Ses cellules mortes sont entourées de lignine, une substance avec une résistance à la traction et à la flexion accrue.
Le xylème et le phloème sont les principaux types conduire tissus. Xylème (bois) se compose de cellules mortes et vivantes, remplit une fonction de soutien et de conduction - l'eau et les sels minéraux remontent la plante le long de celle-ci. Les fibres de bois sont formées à partir de xylème, ce qui donne une résistance supplémentaire. Phloème (raphia) formé par des cellules vivantes, transporte les substances organiques des lieux de leur synthèse.
5. Organes végétaux
Les organes sont composés de tissus les plantes. Les angiospermes ont végétatif(racine, tige, feuille) et génératif organes (fleurs). Les organes végétatifs remplissent les principales fonctions de nutrition et d'interaction avec l'environnement. La fleur est l'organe de reproduction sexuée des plantes.
Racine- un organe végétatif axial à croissance apicale illimitée, à géotropisme positif et à structure radiale. L'ensemble des racines d'une plante constitue son système racinaire. Principale racine - se développe à partir de la racine embryonnaire. Subalterne racine - se forme sur la tige ou les vieilles racines. Côté racine - se développe sur d'autres racines (principales, latérales, adventives).
Il existe deux principaux types de systèmes racinaires - pivot (a une racine principale bien développée, à partir de laquelle s'étendent des racines latérales ramifiées) et fibreux (la racine principale est absente ou ne ressort pas parmi les nombreuses racines adventives).
Structure racine :
1. Chapeau de racine ;
2. Zone de division et de croissance ;
3. Zone de poils absorbants, zone d'aspiration ;
4. Zone de conduite.
Le principal les fonctions racine:
1. Renforcement de la plante dans le sol et maintien debout;
2. Absorption d'eau et substances minérales du sol.
3. Multiplication végétative (framboises, cerises, prunes, etc.);
4. Accumulation de nutriments dans la racine principale avec la formation de tubercules (navet, carottes, betteraves) et dans les racines adventives avec la formation de tubercules (dahlia, topinambour) ;
5. Symbiose avec des champignons (mycorhizes) et des bactéries nodulaires (réalise la fixation de l'azote chez les légumineuses).
Tige- un organe radial axial à croissance apicale, porte feuilles et bourgeons. Sert de lien entre les racines et les feuilles. La croissance de la tige s'effectue par division des cellules apicales. Formes de tiges : dressées, rampantes, frisées, adhérentes. La structure fait la distinction entre les tiges herbacées et ligneuses.
Une tige avec des feuilles et des bourgeons qui se forme au cours d'un été est appelée s'échapper... La section de la tige où la feuille ou le bourgeon apparaît s'appelle un nœud, et la section de la tige entre deux nœuds s'appelle un entre-nœud.
A la jonction de la feuille avec la tige, il forme généralement bourgeon appelé axillaire contrairement à apicale bourgeons au sommet de la tige. Les bourgeons apicaux poursuivent la croissance de la tige principale ; axillaire - donne naissance à des branches.
Sur une coupe transversale d'une tige ligneuse, on peut distinguer : écorce, liber, cambium, bois et noyau. L'écorce, le liber (fibres libériennes et tubes criblés) sont situés à l'extérieur du cambium. Sous le cambium se trouvent les vaisseaux du bois et le noyau. Au cours du processus de croissance vers l'intérieur, le cambium forme des couches de bois bien distinctes - des cernes annuels.
Les principales fonctions de la tige :
1. Support - la tige fournit la disposition la plus favorable des feuilles pour la photosynthèse, des fleurs pour la pollinisation;
2. Conducteur - un mouvement bidirectionnel de substances s'effectue le long de la tige: des chevaux aux feuilles, des feuilles aux autres organes végétaux;
3. Accumulation de nutriments et d'eau (rhizomes, tubercules, bulbes);
4. Reproduction végétative.
Drap - organe végétatif latéral de la tige, qui est un organe spécialisé de nutrition.La feuille est constituée d'un pétiole, qui est attaché à la tige, et d'un limbe.
Les limbes des feuilles sont percés de nervures - des systèmes de faisceaux conducteurs qui lient la feuille en un seul ensemble, servent de support à la pulpe de la feuille et la relient à la tige. L'ordre des nervures du limbe s'appelle la nervation (parallèle et réticulaire) de la feuille. Distinguer les feuilles simples, à un seul limbe, tombant entièrement en automne, et complexes. Les feuilles complexes ont plusieurs limbes - des folioles qui s'attachent au pétiole principal avec leurs propres pétioles .
La partie principale de la feuille est constituée de tissu photosynthétique (parenchyme de deux types: cylindrique et spongieux), dont les cellules sont étroitement adjacentes les unes aux autres et contiennent un grand nombre de petits chloroplastes. Dans l'épaisseur du parenchyme, il y a des veines contenant du xylème et du phloème. Au-dessus et au-dessous du parenchyme foliaire est recouvert d'un épiderme avec une cuticule. La cuticule peut être cireuse ou porter des glandes et des poils spéciaux.
Le principal les fonctions feuilles:
1. Photosynthèse ;
2. Évaporation de l'eau (transpiration);
3. Échange de gaz.
4. Stock de nutriments et d'eau (feuilles d'agave, agave).
Fleur Est une pousse raccourcie modifiée. A différents stades de son développement, il remplit diverses fonctions :
Formation de cellules germinales femelles et mâles - gamètes;
Pollinisation;
Fertilisation;
Formation d'embryons ;
Formation des graines et des fruits.
Malgré la grande variété de fleurs, elles ont un plan de structure général. La partie de la tige portant la fleur se forme pédoncule... La partie supérieure élargie du pédicelle est appelée réceptacle... Il contient périanthe,étamines et pilon... Le périanthe comprend un calice et une corolle. Les étamines sont situées sur le réceptacle jusqu'au centre de la corolle. L'étamine se compose d'un filament et d'une anthère, où se forment à l'intérieur des grains de pollen contenant des gamètes mâles. Un ou plusieurs pistils sont situés au centre même de la fleur. Le pistil est constitué d'un stigmate, d'une colonne et d'un ovaire. L'ovaire est la partie la plus importante du pistil - des cellules reproductrices femelles s'y forment et l'embryon se forme. Les fleurs sont rassemblées en inflorescences qui attirent les insectes.
Pollinisation s'appelle le transfert du pollen des étamines au stigmate du pistil. Une fois sur le stigmate du pistil, le pollen germe. Après la fécondation, une graine est formée à partir de l'ovule et un fruit est formé à partir de l'ovaire d'une fleur. La graine formée se compose d'un embryon et de nutriments de stockage entourés d'un tégument protecteur.
Plantes à graines.
Les principales différences entre les plantes à graines des différends supérieurs sont les suivants :
o Les plantes à graines forment des graines pour la propagation. Subdivisé en deux sections. Les gymnospermes sont des plantes qui se propagent par graines mais ne produisent pas de fruits. Les angiospermes sont des plantes qui forment des graines enfermées dans des fruits.
o Dans les plantes à graines, une nouvelle amélioration du cycle de vie et une dominance encore plus grande du sporophyte et une nouvelle réduction du gamétophyte sont observées. L'existence du gamétophyte en eux dépend entièrement du sporophyte.
o Le processus sexuel n'est pas associé à un environnement de gouttelettes liquides, et les gamétophytes se développent et passent par un cycle complet de leur développement sur le sporophyte. Dans le cadre de l'indépendance du processus de fécondation par rapport à l'eau, des cellules reproductrices mâles immobiles - les spermatozoïdes - sont apparues, qui atteignent les cellules reproductrices femelles - les œufs - à l'aide d'une éducation spéciale - un tube pollinique.
Dans les plantes à graines, la seule mégasporange mature reste enfermée en permanence dans le mégasporange, et ici, à l'intérieur du mégasporange, le développement du gamétophyte femelle et le processus de fécondation ont lieu.
Le mégasporange dans les plantes à graines est entouré d'une enveloppe protectrice spéciale appelée tégument. Le mégasporange avec le tégument qui l'entoure s'appelle l'ovule. Il s'agit en réalité d'un germe de graine (ovule), à partir duquel une graine se développe après la fécondation.
À l'intérieur de l'ovule, le processus de fécondation et le développement de l'embryon ont lieu. Cela garantit l'indépendance de la fertilisation par rapport à l'eau, son autonomie.
Au cours du processus de développement de l'embryon, l'ovule se transforme en graine - la principale unité de dispersion des plantes à graines. Dans la grande majorité des plantes à graines, cette transformation de l'ovule en une graine mature prête à germer se produit sur la plante mère elle-même.
Pour les graines primitives, par exemple chez les cycadales, l'absence de période de dormance est caractéristique. La plupart des plantes à graines se caractérisent par une période de dormance plus ou moins longue. La période de dormance est d'une grande importance biologique, car il permet de survivre à la saison défavorable, et contribue également à une implantation plus éloignée.
La fécondation interne, le développement de l'embryon à l'intérieur de l'ovule et l'émergence d'une nouvelle unité de dispersion extrêmement efficace - la graine - sont les principaux atouts biologiques des plantes à graines, qui leur ont permis de mieux s'adapter aux conditions terrestres et atteindre un développement plus élevé, des plantes à spores plus élevées.
Les graines, contrairement aux spores, ont non seulement un embryon pleinement formé du futur sporophyte, mais elles réservent également les nutriments nécessaires aux premiers stades de son développement. Les coquilles denses protègent la graine des facteurs naturels défavorables qui sont destructeurs pour la plupart des spores.
Ainsi, les plantes à graines ont acquis de sérieux avantages dans la lutte pour l'existence, ce qui a déterminé leur épanouissement lorsque le climat était sec. Actuellement, c'est le groupe dominant de plantes.
De nombreuses espèces ont disparu. Dans la flore moderne, il existe environ 800 espèces. Les gymnospermes sont répandus sur tous les continents. Dans la zone froide et dans les montagnes, ils forment de vastes forêts, bien qu'ils soient peu nombreux en espèces.
Structure... Les sporophytes sont principalement des arbres, moins souvent des vignes ligneuses ou des arbustes. Il n'y a pas de formes herbacées. Ramification latérale, croissance monopodiale des pousses. La tige a un épaississement secondaire. La plupart des espèces n'ont pas de vaisseaux ; le bois est constitué de trachéides. Les feuilles de certaines espèces sont grandes, disséquées, semblables à des feuilles ressemblant à des fougères; dans d'autres, ils sont petits, entiers, écailleux ou en forme d'aiguilles (aiguilles). Les gymnospermes, à quelques exceptions près, sont des arbres à feuilles persistantes. Racines - principales et latérales - avec mycorhizes. L'un des signes les plus importants est la présence d'ovules (ovules). L'ovule est un mégasporange entouré d'une enveloppe protectrice spéciale - le tégument. Les ovules sont situés ouvertement sur des mégasporophylles ou des structures similaires, à partir desquelles les graines sont formées après la fécondation. La formation des graines a déterminé les énormes avantages des gymnospermes par rapport aux spores et leur a permis d'occuper une position dominante sur terre.
Cycle de vie des gymnospermes prenons l'exemple du pin sylvestre (Pinus sylvestris). Le sporophyte est un arbre atteignant 50 m de haut, atteignant un âge de 400 ans. La ramification est latérale. Le tronc est bien prononcé, sur lequel les branches latérales sont situées en verticilles. La croissance des pousses est monopodiale. Les pousses sont couvertes de feuilles brunes et écailleuses. À leurs aisselles, il y a des pousses fortement raccourcies portant deux feuilles en forme d'aiguille. Les feuilles d'aiguilles, ou aiguilles, ont une section transversale plate-convexe, deux faisceaux conducteurs sont situés au centre.
La formation des spores commence vers l'âge de 30 à 40 ans. Sur la même plante, des cônes de deux types se forment, très différents les uns des autres: mâles, situés en groupes, et femelles - célibataires.
Le cône mâle est formé dans le sinus de l'écaille, sur le site de la pousse raccourcie, sa longueur est de 4 à 5 mm, sa largeur de 3 à 4 mm. C'est une pousse à axe bien développé, sur laquelle sont situées des microsporophylles en spirale, carrelées se chevauchant. A la base de l'axe se trouvent des écailles qui jouent un rôle protecteur. Microsporophylle ovoïde, mince, plate, avec deux microsporanges sur la face inférieure. Dans les microsporanges, à l'automne, l'isolement de nombreuses cellules mères de microspores se termine. La méiose a lieu au printemps. En conséquence, chaque cellule mère diploïde forme quatre microspores.
La microspore est mononucléée, son sporoderme est constitué d'intine et d'exine et porte deux sacs aériens, qui résultent de la divergence du tégument. Ici, dans les microsporanges, les microspores germent et un gamétophyte mâle appelé pollen se forme. Il se développe à l'intérieur d'une microspore et est encore plus réduit que dans les plantes hétérogènes considérées auparavant. À la suite de la division des microspores, une cellule antéridiale et deux cellules protales se forment, qui sont rapidement détruites. Les cellules protales sont les seules cellules végétatives du gamétophyte. La cellule antéridienne se divise alors et forme une cellule générative et une cellule tubulaire. Le tégument de la microspore reste le tégument du pollen. Au moment où il mûrit, les microsporanges sont ouverts par une fente longitudinale et le pollen est déversé. Les airbags facilitent le transport avec le vent. Le développement ultérieur du gamétophyte mâle se produit à l'intérieur de l'ovule, sur les cônes femelles.
Les cônes femelles se forment au sommet des jeunes pousses. Ils sont disposés de manière plus compliquée et relativement grandes tailles... Sur l'axe principal se trouvent de petites écailles dites opaques. De grandes écailles de graines épaisses avec deux ovules sur la face supérieure sont formées dans leurs sinus. L'écaille de la graine est une pousse latérale réduite, pas une mégasporophylle. Le jeune ovule est constitué d'un nucelle et d'un tégument. Nucellus est mégasporange. Il a une forme ovoïde et fusionne avec une enveloppe protectrice spéciale - tégument. Ce n'est que près de l'apex faisant face à l'axe du cône que le tégument a un trou - un micropyle (passage du pollen). Initialement, le nucelle est constitué de cellules diploïdes homogènes. Ensuite, dans la partie médiane de celle-ci, une plus grande cellule archésporienne est isolée. Il se divise par méiose et forme quatre mégaspores. Plus tard, trois d'entre eux meurent. Le mégasporange n'est jamais ouvert, donc le mégaspora reste à l'intérieur. La mégaspore se divise plusieurs fois et forme un gamétophyte femelle appelé endosperme (n). À partir des deux cellules externes de l'endosperme faisant face au micropyle, se forment deux archégones, plus réduits que ceux de la fougère.
Le pollen des cônes mâles est transféré aux ovules et est capturé par une goutte de liquide épais qui remplit l'espace entre le nucelle et le tégument et fait saillie à travers le micropyle. Lorsqu'il sèche, il attire le pollen dans l'ovule sur le nucelle. Après la pollinisation, le micropyle est envahi par la végétation. Les écailles du cône femelle sont fermées. Le gamétophyte mâle poursuit son développement sur les mégasporanges. L'exine éclate et la cellule tubulaire forme un tube pollinique qui pénètre dans le tissu du nucelle et se développe en direction des archégones. Une cellule générative se divise et forme deux cellules : une cellule souche et un spermatozoïde. Ils passent dans le tube pollinique qui les livre aux archégones. Immédiatement avant la fécondation, deux spermatozoïdes se forment à partir du spermatozoïde - des gamètes mâles sans flagelles. Le tube pollinique atteint l'ovule par le col de l'archégone. Sa turgescence augmente, la pointe éclate et le contenu est libéré dans le cytoplasme de l'œuf. L'un des spermatozoïdes fusionne avec le noyau de l'ovule et le second meurt. De la pollinisation à la fécondation chez un pin, cela prend environ 13 mois. Un embryon est formé à partir du zygote (2n). La croissance de l'embryon s'effectue au détriment des produits de réserve du gamétophyte - endosperme (n). L'embryon formé se compose d'une racine, d'une tige, de plusieurs cotylédons (5 - 12) et d'un rein. L'embryon est entouré d'endosperme, qui est utilisé pour la germination. Le tégument forme un spermoderme dur. C'est ainsi que l'ovule se transforme en graine. Il est ouvert sur l'écaille de la graine et possède (chez le pin sylvestre) un appendice ptérygoïde, qui facilite la propagation des graines par le vent. La maturation des graines a lieu en automne, la deuxième année après la pollinisation. À ce stade, les cônes atteignent 4 à 6 cm.Ils sont de forme oblongue-elliptique, avec une pointe pointue, les écailles se lignifient et passent du vert au gris. L'hiver prochain les cônes s'affaissent, les écailles divergent et les graines se répandent. Après s'être séparée de la plante mère, la graine peut être dormante pendant une longue période et ce n'est qu'avec l'apparition de conditions favorables que l'embryon commence à se développer.
Ainsi, les gymnospermes ont un certain nombre de caractères plus progressifs par rapport aux fougères : les gamétophytes ont complètement perdu leur indépendance, ils se forment sur le sporophyte et vivent dessus, la fécondation n'est pas associée à l'eau ; L'embryon de sporophyte, bien qu'il se nourrisse du gamétophyte, se trouve à l'intérieur de la graine et est protégé de manière fiable contre les conditions défavorables. La particularité des graines de gymnosperme est leur double nature : le tissu nutritif - l'endosperme appartient au gamétophyte (n), l'embryon est le rudiment d'un nouveau sporophyte (2n), le spermoderme et le nucelle sont formés à partir des tissus du sporophyte maternel (2n).
Classe des Cycadacées - Cycadopsida.
Les feuilles sont grandes, plumeuses, moins souvent entières, lancéolées. La tige (tronc) a un noyau et une écorce solides et relativement peu de bois. Les ovules sont situés sur des mégasporophylles en forme de feuille ou plus ou moins métamorphisées, qui sont localisées individuellement ou rassemblées en cônes. Ils représentent une ligne d'évolution à grandes feuilles. La classe est divisée en trois ordres : Fougères à graines, Cycadales, Bennettites.
L'ordre des fougères à graines sont des Pteridospermales.
Il s'agit d'un groupe de transition des fougères aux gymnospermes. Avec le premier, ils sont unis par la structure et apparence feuilles, structure des microsporophylles et des microsporanges; chez ces derniers, croissance secondaire de la tige en épaisseur, présence d'ovules et de graines.
Ordre des Cycadales - Cycadales.
Il regroupe une centaine d'espèces vivantes. Ils sont communs dans les régions tropicales et subtropicales d'Asie de l'Est, d'Australie, d'Afrique et d'Amérique. Les cycas sont des arbres à croissance lente, atteignant une hauteur de 20 m et vivant jusqu'à 1 000 ans. Dioïque. La tige est non ramifiée ou faiblement ramifiée, colonnaire ou tubéreuse épaissie, parfois partiellement cachée dans le sol (géophilie). L'amidon s'accumule dans le noyau. Le sommet de la tige se termine par un bourgeon végétatif entouré d'un bouquet de feuilles persistantes. Les feuilles du bourgeon sont tordues de manière cochléaire, comme dans les fougères, grandes, plumeuses, jusqu'à 2 m de long.Les archégones sont situées dans l'approfondissement de l'endosperme - la chambre archégoniale. Lorsque le pollen germe à partir d'une cellule spermagène, 2 à 4 gros spermatozoïdes ou plus avec de nombreux flagelles se forment. Ils pénètrent dans le liquide de la chambre archégonale, nagent pendant un certain temps, puis l'un d'eux féconde l'œuf. La signification pratique des cycadales n'est pas grande. Les gruaux de sagou sont fabriqués à partir du noyau de certaines espèces, en particulier le cycas tombant (Cycas revoluta). Les cycadales sont d'excellentes plantes ornementales, elles sont élevées en serre, ainsi qu'en plein champ.
Ordre Bennettita - Bennettitales.
Complètement éteint. Contrairement à tous les autres gymnospermes, ils avaient des cônes bisexuels. En termes de structure des organes végétatifs, ils sont similaires aux cycas, mais il y avait aussi des plantes herbacées parmi eux.
Classe Conifères - Pinopsida.
Les feuilles sont souvent sessiles, petites, lancéolées, aciculaires, écailleuses, moins souvent larges, grandes. La tige a une petite moelle et une écorce et un bois solide. Former des bourgeons lâches ou denses.
La classe est divisée en trois ordres : Kordaites, Ginkgoids, Conifers.
L'ordre des Kordaina est Coruaitales.
En apparence, ils ressemblent aux conifères modernes. Complètement éteint.
L'ordre des Ginkgoids - Ginkgoales.
Actuellement, l'ordre est représenté par une seule espèce - le ginkgo biloba (Ginkgo biloba). Patrie - Sud-ouest de la Chine, mais depuis l'Antiquité, il est largement cultivé comme arbre sacré au Japon et dans toute la Chine. C'est un arbre à feuilles caduques, atteignant 40 m de haut, avec une couronne pyramidale dense et ramifiée. Pousses de deux types : apicales allongées et latérales raccourcies. Feuilles pétiolaires à large limbe en éventail. Sur les pousses allongées, elles sont bilobées, avec une encoche au milieu. La nervation est dichotomique.
Le ginkgo est une plante dioïque. Des cônes mâles se forment à l'aisselle des feuilles sur les pousses raccourcies. La microsporophylle ressemble à une tige mince avec un sorium à l'apex, généralement constitué de deux microsporanges pendants, qui sont ouverts par une fissure longitudinale. Des cônes femelles se forment également à l'aisselle des feuilles sur les pousses raccourcies. Chaque cône ne porte que deux ovules situés au sommet du pédoncule à ramification dichotomique. La fécondation, comme chez les cycadales, se fait à l'aide de spermatozoïdes. Le ginkgo est largement utilisé comme plante ornementale, ses graines sont comestibles, le bois est apprécié au même titre que le bois de conifère.
Commande Conifères - Conifères.
Dans la flore moderne, ce sont les représentants les plus nombreux des gymnospermes - environ 600 espèces. Répartis principalement dans l'hémisphère nord, où ils forment de vastes forêts de conifères, composées d'une ou de quelques espèces (genres pin, épicéa, mélèze, sapin). Dans l'hémisphère sud, les conifères forment des forêts dans les régions tempérées (îles de la Terre de Feu, Nouvelle-Zélande, Tasmanie). Dans les régions tropicales, ils ne poussent que dans les montagnes.
Structure... Les conifères sont représentés principalement par des arbres, moins souvent par des arbustes. Les arbres atteignent parfois des tailles gigantesques et un âge de plus de 4 000 ans. Dans la plupart des cas, ils ont deux types de pousses : allongées et raccourcies. La plupart des feuilles sont étroites, en forme d'aiguilles (aiguilles), mais chez les espèces de genres plus anciens (araucaria, agathis), elles sont lancéolées et même largement lancéolées. Certains conifères ont des feuilles écailleuses (genre cyprès). Les feuilles sont le plus souvent sessiles, entières, parfois échancrées au sommet (genre sapin), plates en section transversale, tétraédriques, arrondies, de 1 - 2 à 30 - 40 cm de long.Les aiguilles ont une nervure, les feuilles larges - beaucoup veines parallèles. Les conifères sont des conifères (sauf pour les espèces des genres mélèze, faux mélèze et métaséquoia). Le bois est composé de 90 à 95 % de trachéides. La plupart des espèces présentes dans l'écorce, le bois et les feuilles ont des passages de résine schizogène contenant de l'huile essentielle, des résines et des baumes.
la reproduction... Les plantes sont monoïques, rarement dioïques. Ils ont des cônes du même sexe. Les cônes mâles sont le plus souvent collectés en groupes et sont généralement situés à l'aisselle des feuilles, moins souvent au sommet des pousses latérales. Les microsporophylles sont très réduites, écailleuses ou corymbes (genre if). Les cônes femelles ont une structure variée. Sur les écailles de la graine se trouvent des ovules, un ou plusieurs.
Il y a deux Archégones, mais il y en a plus. Nous avons déjà examiné la formation des gamétophytes, la pollinisation, la fertilisation et la formation des graines en utilisant l'exemple du pin sylvestre.
Valeur économique... Dans les vastes régions des pays circumpolaires et dans les montagnes, les conifères forment des forêts appelées taïga, et servent d'habitat à de nombreuses espèces de gibier, d'oiseaux et d'insectes utiles. Les forêts de conifères sont importantes pour la protection de l'eau et la lutte contre l'érosion. Ils fournissent l'essentiel du bois de construction et d'ornement. On en tire des baumes et des résines, du camphre, de l'alcool, de la cellulose et de nombreux autres produits. Certaines graines de conifères contiennent de l'huile qui peut être utilisée comme aliment. Les conifères sont utilisés comme matières premières pour l'obtention de médicaments.
Classification. L'ordre est subdivisé en 10 familles.
Famille des pins - Pinacées.
L'une des plus grandes familles. Comprend 240 espèces (10 genres). Distribué dans les zones tempérées et subtropicales (principalement les montagnes) de l'hémisphère nord. Certaines espèces poussent haut dans les montagnes et au-delà du cercle polaire arctique. Dans l'hémisphère sud, on ne les trouve qu'en Indonésie et aux Philippines. Surtout des arbres, moins souvent des arbustes. De nombreuses espèces sont les principales espèces forestières des forêts de conifères.
Genre sapin (Abies)... Comprend 40 types. Distribué en Amérique du Nord (15 espèces), Asie du Sud-Est (7 - 8 espèces), Méditerranée, Europe centrale, Caucase, Himalaya, Sibérie. Grands arbres aux branches verticillées. Les aiguilles sont plates, souvent avec deux bandes cireuses blanches sur la face inférieure, et sont disposées individuellement. Les cônes femelles sont le plus souvent dressés, mûrissent en une seule saison de croissance, se décomposent à maturité.
Dans l'ex-URSS, il existe 9 espèces. Le sapin de Sibérie (A. sibirica) pousse dans le nord-est de la partie européenne de l'URSS, en Sibérie occidentale, centrale et orientale, à Touva et également en Mongolie. Forme de vastes forêts. Il pousse dans les plaines et dans les montagnes. Le bois est tendre, il est utilisé comme matériau de construction et d'ornement, ainsi que pour la production de papier. L'huile essentielle est obtenue à partir des aiguilles, qui est utilisée pour la fabrication de vernis. Les jeunes branches contiennent du bornéol (camphre). Le baume de sapin est un excellent remède pour la cicatrisation des plaies. Le sapin blanc (A. alba) pousse dans les montagnes d'Europe centrale, méridionale et occidentale, où il forme des forêts jusqu'à 2 000 m d'altitude. Le sapin du Caucase (A. nordmanniana) forme des forêts en mélange avec le hêtre, principalement dans la partie occidentale des montagnes du Caucase , à une altitude allant jusqu'à 2 000 m. Arbre décoratif... Cultivé en Ukraine et en Biélorussie.
Epicéa (Picea)... Combine 45 espèces communes dans Europe du Nord, Asie centrale et orientale, Amérique du Nord. Grands arbres à croûte gris clair, branches verticillées. Les aiguilles sont tétraédriques, avec une bande blanche de chaque côté, situées une à la fois. Le système racinaire est principalement superficiel. Les plantes sont tolérantes à l'ombre. Les cônes femelles mûrissent pendant une saison de croissance, lorsque les graines mûrissent, elles pendent, puis tombent entièrement.
Dans la flore l'ex-URSS 10 types. L'épinette de Norvège (P. abies) est répandue en Europe occidentale et en Russie européenne. Sur de vastes étendues, il forme des forêts claires ou avec un mélange de bouleau et de pin. Dans les régions méridionales, il pousse dans les forêts mixtes avec l'érable, le tilleul, le chêne. Le bois est utilisé comme matériau de construction et d'ornement, bois de chauffage, matière première pour la fabrication du papier. Lors de la distillation du bois, on obtient de la résine, de la colophane, de la var, de la térébenthine. La croûte contient des tanins. L'épicéa de Sibérie (P. obovata) est répandu dans le nord-est de la Russie européenne, en Sibérie occidentale. Très proche de l'épicéa commun. Diffère en cônes femelles plus petits. L'épicéa épineux (P. pungens) pousse dans les montagnes Rocheuses d'Amérique du Nord, a de belles aiguilles argentées, il est largement cultivé comme arbre d'ornement en Russie et en Europe occidentale.
Genre mélèze (Larix)... Environ 20 espèces communes en Asie, Europe, Amérique du Nord. Il fait partie des forêts de conifères. Grands arbres aux branches verticillées, nécessitant de la lumière. Plantes vertes d'été. Les feuilles sont disposées individuellement sur des pousses allongées, sur des pousses raccourcies - en grappes. Pollen sans sacs aériens. Les cônes femelles arrivent à maturité au cours d'une seule saison de croissance, mais restent suspendus pendant 2 à 3 ans, sans pourrir. Le bois est rougeâtre, riche en résine, solide, résistant à la dégradation par l'eau. Il est largement utilisé pour les traverses, dans la construction navale, pour la réparation des mines, comme bois de chauffage et pour la fabrication du papier.
Il y a 7 espèces dans la flore de l'ex-URSS. Le mélèze d'Europe occidentale (L. decidua) pousse dans les Alpes et les Carpates, le mélèze de Sibérie (L. sibirica) est répandu dans les régions du nord et de l'est de la Russie européenne et de la Sibérie occidentale, le mélèze daurian (L. dahurica) - en Sibérie orientale et l'Extrême-Orient, excellent tolère un climat rigoureux. C'est le seul arbre à haute tige du nord de la Sibérie orientale et de la Yakoutie.
Genre pin (Pinus)... Environ 100 espèces, réparties dans les régions tempérées de l'hémisphère nord, forment des forêts de montagne dans les régions subtropicales, plusieurs espèces poussent dans les montagnes des régions tropicales. Ce sont des arbres grands ou petits aux branches verticillées. Les pousses allongées sont couvertes de feuilles écailleuses effrayantes, à l'aisselle desquelles se forment des pousses raccourcies avec des feuilles disposées en grappes de 2 à 5. Les cônes femelles mûrissent pendant 2-3 ans.
Il y a 15 espèces dans la flore de l'ex-URSS. Le pin sylvestre (P. sylvestris) est répandu en Russie européenne, en Sibérie, atteint la mer d'Okhotsk; en Europe occidentale - de la péninsule scandinave aux Pyrénées et aux Balkans. Forme souvent des forêts sur des sols sableux et limoneux sableux. Il pousse également sur les tourbières à sphaigne (formes naines) et dans le sud - sur les pentes calcaires et crayeuses. Le bois est largement utilisé comme bois de construction et d'ornement. La résine est extraite des troncs, à partir desquels, lors de la distillation, on obtient de la résine de navire, de la colophane, de la térébenthine. Les aiguilles contiennent beaucoup d'acide ascorbique (vitamine C). Les jeunes pousses sont utilisées pour la fabrication de médicaments, le pollen est utilisé en médecine comme substitut des spores lymphatiques. Pin de Sibérie, ou Sibérien pin de cèdre(P. sibirica), appelé à tort «cèdre» dans la vie quotidienne, est un arbre à grosse tige, répandu dans toute la Sibérie et la Mongolie, qui forme des forêts denses - les cèdres. Les aiguilles sont situées sur les pousses raccourcies en grappes de cinq. Les cônes femelles sont dressés, les graines mûrissent à l'automne, la deuxième année après la pollinisation. À maturité, les cônes ne s'ouvrent pas. Graines sans aile, le spermoderme est dur. Dans la vie de tous les jours, les graines sont appelées « pignons de pin », elles sont utilisées pour l'alimentation et pour obtenir de l'huile. Donne du bois précieux, la térébenthine et la colophane sont obtenues à partir de la résine. Le lutin de cèdre (P. pumila) est un arbuste ou un petit arbre rampant. Pousse en Sibérie orientale, dans les îles Kouriles, au Japon. Il forme de grands fourrés où s'installent le gibier - écureuils et zibelines. Les graines sont comestibles. Le pin pallas (P. pallasiana) forme des forêts en Crimée et en Transcaucasie occidentale, ainsi qu'en Asie Mineure et dans les Balkans. Le pin Pitsunda (P. pithyusa) pousse sur le cap Pitsunda, une espèce relique inscrite dans le Livre rouge.
Famille des cyprès - Cupressacées.
Il regroupe 20 genres, 145 espèces. Distribué sur tous les continents du monde. Arbres et arbustes. Les feuilles sont écailleuses, moins souvent en forme d'aiguille. Bois sans passages de résine. La résine est stockée dans des cellules spéciales. Les cônes mâles sont solitaires, le pollen sans sacs aériens. Les écailles des cônes femelles sont ligneuses, coriaces ou juteuses.
Genévrier (Juniperus)... Environ 70 espèces poussant dans l'hémisphère nord de l'Arctique aux régions subtropicales. Plusieurs espèces poussent dans les montagnes de la zone tropicale. Petits arbres ou arbustes. Les feuilles sont en forme d'aiguille ou écailleuses. Les écailles des cônes femelles sont charnues, juteuses, poussent ensemble, formant une baie de cône qui mûrit pendant deux ans. Le bois est utilisé à diverses fins.
Il y a 21 espèces dans la flore de l'ex-URSS. Le genévrier commun (J. communis) pousse dans les sous-bois des forêts d'épicéas et de pins. Feuilles d'aiguille, trois dans un verticille. Très durable, vit jusqu'à 2 mille ans.
Le genévrier rouge (J. oxycedrus) et le genévrier haut (J. excelsa) poussent en Crimée. Dans les montagnes d'Asie centrale, le genévrier de Zeravshan (J. seravschanica), le genévrier hémisphérique (J. semiglobosa) et d'autres sous le nom général local de "genévrier" forment des forêts - les genévriers.
Classe oppressive - Gnetopsida.
Les gymnospermes oppressifs diffèrent des autres gymnospermes par la présence de vaisseaux dans le bois secondaire et les téguments autour des micro- et mégasporophylles, une forte réduction des gamétophytes femelles et mâles, un processus sexuel rappelant quelque peu la double fécondation des angiospermes. Il y a un ovule, l'embryon a deux cotylédons. Il n'y a pas de passages de résine dans le bois. La classe Oppressive est divisée en trois ordres : Ephedric, Oppressive, Velvichy.
Commandez Ephedra - Ephedrales.
L'ordre comprend une famille et un genre - Ephedra, dont 40 espèces communes en Méditerranée, Europe et Asie centrale, Inde, Chine, Nord et Amérique du Sud... Le plus souvent, ce sont des habitants des déserts, des semi-déserts, des pentes rocheuses des montagnes. De petits arbres, mais plus souvent des arbustes ou des vignes, atteignant 5 à 8 m de hauteur. Les feuilles sont petites, généralement écailleuses, tombent tôt. Les branches sont côtelées, vertes, remplissant la fonction de photosynthèse. Les plantes sont dioïques. Les cônes mâles sont situés dans les nœuds de la tige de 3 à 4 ou plus. Le cône mâle est constitué d'une colonne au sommet de laquelle se trouvent de deux à huit microsporanges de deux à quatre cellules.
Deux à quatre cônes femelles sont également situés dans les nœuds. Le cône femelle se compose d'un seul ovule, entouré d'une épaisse couverture. Le pollen est transporté par le vent, parfois par des insectes. Lorsque les graines mûrissent, la couverture externe du cône femelle se lignifie souvent et les feuilles de couverture en forme d'écailles deviennent succulentes et acquièrent une couleur vive.
Il y a 10 espèces dans la flore de l'ex-URSS. Ephedra bicolor (E. distachya) est répandu dans le sud-est de la Russie européenne, en Sibérie et en Asie centrale. Un petit arbuste atteignant 40 cm de haut.Les branches de l'éphédra contiennent l'éphédrine alcaloïde, qui est utilisée comme médicament.
Classification.
Les angiospermes ont longtemps été subdivisées en deux classes : les Dicotytedoneae et les Monocotyledoneae. Voici les signes les plus importants et les plus évidents de la différence entre ces classes.
Dicotylédone
o L'embryon a deux cotylédons.
o La racine embryonnaire se développe en une racine principale portant des racines latérales ; les racines sont capables d'épaississement secondaire ; le système racinaire est souvent de forme pivot.
o La tige s'épaissit au fur et à mesure de la croissance de la plante, car les faisceaux conducteurs sont ouverts ; sur la section transversale de la tige, ils sont situés dans un cercle ou il y a un seul cylindre conducteur secondaire.
o Les feuilles sont simples et complexes avec une nervation réticulée.
o Le nombre de membres des composants de la fleur est un multiple de 5, moins souvent 4.
Monocotylédones
o Embryon avec un cotylédon.
o La racine embryonnaire meurt plus ou moins tôt, des racines adventives se forment à la place de la racine principale ; les racines sont incapables d'épaississement secondaire, le système racinaire est souvent fibreux.
o La tige ne s'épaissit pas, les faisceaux vasculaires sont fermés, sur la section transversale de la tige ils sont disposés, pour ainsi dire, au hasard.
o Les feuilles sont simples avec une nervation parallèle ou arquée.
o Le nombre de membres des composants de la fleur est un multiple de 3.
Il est à noter que dans le cadre des dicotylédones et monocotylédones, des écarts par rapport à ces caractères sont connus. Ainsi, certains dicotylédones n'ont qu'un seul cotylédon (genre chistyak), une nervure foliaire arquée (genre plantain), tandis que les monocotylédones ont un épaississement de la tige (genres yucca, dracaena), etc. Par conséquent, ces caractères sont d'une importance relative, et pour déterminer l'appartenance des plantes à une classe particulière ne peut pas être basée sur une seule caractéristique de la liste ci-dessus, mais l'ensemble d'entre elles doit être pris.
Classe Dicotylédones - Dicotylédones.
Le nombre total d'espèces est supérieur à 200 000 (300 familles). Beaucoup d'entre eux sont d'une importance pratique primordiale ou présentent un intérêt théorique.
Classe Monocotylédones - Monocotylédones.
Le nombre total d'espèces est d'environ 64 000 (2 600 genres, 85 à 90 familles). Les principales formes de vie sont principalement des graminées (une, deux, vivaces), moins souvent des arbres, des arbustes, des vignes. Distribué sur tous les continents du monde. Les monocotylédones représentent une série évolutive complètement naturelle, où les ordres et les familles individuels ont une spécialisation similaire et sont interconnectés par des formes de transition. En plus des différences ci-dessus entre les monocotylédones et les dicotylédones, de nombreuses caractéristiques supplémentaires peuvent être nommées : le flozma chez les monocotylédones n'a pas de parenchyme libérien et se compose uniquement de tubes criblés et de cellules d'accompagnement ; la ligne de démarcation dans le faisceau conducteur entre le xylème et le phloème est arquée - le xylème se courbe autour du phloème ; la disposition des feuilles est à deux rangées; produits de rechange et produits métaboliques ( huiles essentielles, tanins, alcaloïdes, glycosides, etc.) sont moins diversifiés, leurs molécules sont de structure plus simple.
Il existe de nombreuses plantes hautement spécialisées parmi les monocotylédones - les géophytes, qui subissent des conditions de vie défavorables sous forme de rhizomes, bulbes, tubercules, bulbes immergés dans le sol; les hélophytes qui vivent dans les marécages et les sols très humides ; les xérophytes, adaptés aux conditions arides ; éphémères, qui ont un cycle de vie court se terminant avant une longue période de sécheresse.