Plante cu semințe, care au apărut în urmă cu aproximativ 360 de milioane de ani, sunt grupul dominant în prezent de plante superioare. Plantele cu semințe sunt împărțite în 2 secțiuni: gimnosperme (Pinophyta, Gymnospermae) care se înmulțesc prin sămânță, dar nu produc rod și angiosperme (Angiosperme, Magnoliophyta) având semințele închise în fructe.
Evoluția a continuat în direcția reducerii gametofitului și dezvoltării ulterioare a sporofitului (Tabelul 7.1).
Sămânță- un nou organ care a apărut în procesul de evoluție pentru reproducerea plantelor. Sămânța conține embrionul viitoarei plante - sporofitul. Embrionul include rădăcina embrionară, tulpina, mugurele și frunzele embrionare (cotiledoane). Embrionul este protejat de învelișul semințelor și are o rezervă nutrienți; în schimb, într-un spor unicelular, aportul de nutrienți este mic și își pierde rapid capacitatea de germinare. Sămânța are adaptări pentru depunere, există o perioadă de repaus în timpul germinării, adică. procesul de germinare începe în condiţii mai favorabile.
Sporofitul a câștigat o dominație completă în ciclul de dezvoltare față de gametofit. Gametofitul este extrem de redus, și-a pierdut existența independentă și este complet dependent de sporofit, de care se formează și se formează.
Tabelul 7.1.Diferențele evolutive între spori superiori și plantele cu semințe
Procesul de reproducere la plantele cu semințe nu este asociat cu un mediu de picături lichide. Datorită acestei independențe, au putut să se răspândească pe întreaga suprafață a Pământului și să devină grupul dominant de plante.
O adaptare progresivă importantă, excluzând dependența procesului de fertilizare de mediul acvatic, a fost apariția în procesul de evoluție a unui tub de polen care livrează gameți masculini către ovul.
Gimnospermele sunt un grup străvechi de plante care au apărut în Devonian. Gimnospermele sunt plante cu un nivel mai ridicat de organizare decât plantele cu spori mai mari, deoarece sămânța este mijlocul de răspândire a acestora. Majoritatea taxonomiștilor consideră grupul gimnospermelor ca pe un grup natural; în opinia lor, toate gimnospermele descindeau dintr-una dintre ramurile laterale ale celor mai vechi plante asemănătoare ferigilor de spori diferiți.
Gimnospermele sunt eterogene. Microsporii se formează în microsporangiile situate pe microsporofile, iar megasporii - în megasporangiile pe megasporofile. Se formează micro și megasporofile (frunze purtătoare de spori). strobile(conuri) - ansambluri de sporofile pe o axă comună. Majoritatea gimnospermelor au strobili unisexuali. Strobilis s-a format numai din micropuncte
orrofilele se numesc microstrobili,și din megasporofile - megastrobili. Strobilis poate fi singur, ca multe cycade, dar mai des formează ansambluri.
Gimnospermele, spre deosebire de coada calului, limfoizi și ferigi, se reproduc nu prin spori, ci prin semințe, care sunt situate deschis pe solzii conului. Semințele apar din ovule aflate pe solzii de semințe ale coniferelor sau pe megasporofile (la alte gimnosperme).
Noua metodă de reproducere - prin semințe - s-a dovedit a fi cea mai potrivită pentru modul de viață terestru al plantelor și abia odată cu dobândirea ei plantele superioare au rupt în cele din urmă vechea legătură cu mediul acvatic necesară în momentul fertilizării și au devenit complet terestre. Avea gimnosperme gametofitul, care necesită și un substrat suficient de umed, nu a devenit nesigur în condițiile existenței terestre a unei generații sexuale care trăiesc separat.
Una dintre cele mai semne importante toate gimnospermele - prezența unui ovul (ovul). Megasporangiumîn ovul este nucelul, inconjurat Ovulele sunt situate deschis pe solzii semințelor (megasporofile) și se formează după fertilizare. semințele - un organ de reproducere gimnosperme.
Reproducere:vegetativ și sămânță.
Vegetativreproducerea este rară: prin butași (la unii chiparoși) sau prin stratificare (de exemplu, în brad). Caracteristici reproducerea semințelor(Fig. 7.1) vom lua în considerare gimnosperme folosind exemplul Pin silvestru (Pinus sylvestris).
Pinul este o plantă pestriță monoică, cu predominanță de sporofit în ciclul de viață. O plantă de pin produce conuri masculine cu microsporangii și conuri feminine cu megasporangii.
Microsporogeneza și microgametogeneza. În luna mai, la baza lăstarilor tineri de pin se formează ciorchini de conuri masculi gălbui - strobilus. Fiecare con are o axă de care sunt atașate în spirală microsporofilele. Fiecare microsporofilă de pe partea inferioară are 2 sac polen - microsporangii. Inițial, sacii de polen conțin celule spori materne diploide (microsporocite), din care primăvara se formează celule haploide ca urmare a meiozei. microspori.În acest caz, se formează 4 microspori haploizi dintr-o celulă mamă diploidă. Microspori
Orez. 7.1.Înmulțirea prin semințe de pin de pădure: A - ramură de pin cu conuri masculi (1) și femele (2, 3): 2 - 1 an de viață; 3 - al 2-lea an de viață după polenizare; 4 - con matur cu seminte varsate; B - cucui masculin; B - microsporofila (5) cu 2 saci de polen (6); D - polen: 7 - celula anteridială; 8 - celula vegetativă; 9 - airbag-uri; 10 - exină; 11 - intina; D - germinarea polenului: 12 - celula stem; 13 - celula spermagenică; 14 - tub polen; E - con femela: 15 - solzi de semințe cu 2 ovule; F - ovul cu megaspori: 16 - tegument; 17 - micropilotă; 18 - nucelul; 19 - megaspori; H - ovul după dezvoltarea gametofitului feminin: 20 - endosperm; 21 - arhegonium; Și - sămânță: 22 - înveliș lemnos de semințe (fostul tegument); 23 - înveliș de semințe scarioase (fost nucellus); 24 - embrion; 25 - endosperm; K - solzi de semințe cu semințe
mononucleu, acoperit cu 2 carcase - intinoy(internă) și exină (externă) - și poartă 2 saci de aer, rezultate din separarea exinei de entină. Exina se formează din materialul celulelor care căptușesc microsporangiile. Este groasă, stratificată, cutinizată și conține carbohidrați persistenti. sporopolenine. Intina, care se formează mai târziu, este subțire și delicată, constă din substanțe pectinice.
Apoi are loc procesul microgametogeneza- formarea unui bob de polen (gametofit masculin). Microsporii începe să se dividă, adică. se transformă într-o excrescență masculină (polen), dar nu pleacă microsporangii. Ca rezultat al mitozei, din nucleul microsporilor se formează 2 celule. O celulă dă 2 celule protaliale vegetative, care dispar în curând, din cealaltă se formează anteridalăși celule vegetative.În polenul din microspori se păstrează 2 membrane (exină și intină), 2 saci de aer și se formează 2 celule noi (vegetative și anteridale). Astfel, se formează gimnosperme polen, care este gametofit masculin.
Celula anteridă formează în continuare gameți sexuali masculini - spermatozoizi și o mai mare celula vegetativa, care este corpul gametofitului masculin, formează ulterior tubul polen (Fig. 7.2).
Orez. 7.2.Formarea polenului (gametofit masculin) la gimnosperme: A - con masculin; B - microsporofilă (1) cu microsporangii (2); B - polen: 3 - celula vegetativa; 4 - anteridial; 5 - două airbag-uri
Când sacul polenic este deschis (de obicei mai - începutul lunii iunie), polenul bicelular se revarsă și este transportat de vânt către conul feminin; sacii de aer facilitează transferul de polen. Dezvoltarea ulterioară a gametofitului masculin are loc după polenizare, adică. pe conurile feminine din interiorul ovulului.
Megasporogeneza. Conurile feminine se formează și primăvara în vârful lăstarilor tineri. Conul feminin este un grup de lăstari laterali modificați scurtați, constând din solzi de acoperire exterior și sămânță interioară. La baza fiecărei solzi de semințe sunt 2 ovule.
Ovulul tânăr este format din partea centrală multicelulară - nucelul și tegumentul înconjurător. Instrumentul crește din baza nucelului, așa-numitul chalaz,și crește de jos în sus. Fuzionează cu nucelul. Numai în apropierea vârfului îndreptat spre axa nodulului tegumentul are o gaură numită micropilul(aport de polen). Nucelul este o megasporangiu, A tegument- noua educatie, neîntâlnit anterior.
La începutul dezvoltării, ovulul nucelului este format din celule diploide omogene. La o lună după polenizare în partea mijlocie a nucelului, este izolată o celulă arhesporală maternă. Se divide meiotic pentru a forma 4 megaspori haploizi. Apoi 3 dintre ele mor, iar 1 rămâne capabil de dezvoltare. Aceasta se termină megasporogeneza și începe megagametogeneza.
Megagametogeneza. Megaspore este împărțit în mod repetat prin mitoză, rezultând formarea de tesatura noua - endosperm, fiind gametofit feminin. Din cele 2 celule exterioare ale endospermului,
Orez. 7.3.Megagametogeneza pinului silvestru: 1 - celula arhesporală; 2 - tetradă de megaspori; 3 - divizarea megasporului; 4 - gametofit feminin (endosperm), care s-a dezvoltat din megaspor; 5 - arhegonie; 6 - tub de polen; 7 - tegument; 8 - nucelul
la micropil se formează 2 arhegonii - organele feminine de reproducere sexuală (Fig. 7.3).
Polenizare. Cu ajutorul sacilor de vânt și aer, polenul din conurile masculine este transferat în ovule. Este captat de picături de lichid gros care umple spațiul dintre nucelul și tegument și iese prin micropil. Acest lichid, uscându-se, atrage polenul în ovul pe nucel (în camera de polen). După polenizare, micropilul este supraîncărcat. Solzii de semințe ale conului feminin se închid, se întăresc, oferind astfel protecție ovulului. Gametofitul masculin își continuă dezvoltarea deja în megasporangium.
Fertilizare. La aproximativ 13 luni de la polenizare, exina izbucnește, iar celula vegetativă, înconjurată de intina, se dezvoltă într-un tub polenic, care pătrunde în țesutul nucelului și crește în direcția arhegoniei. Tubul polenic crește foarte lent, iar fertilizarea are loc numai după iernare. Celula anteridială se divide pentru a forma 2 celule - celula stem anteridiu și celula generativă (spermagenică). Funcția celulei piciorului nu a fost încă clarificată. Celula generatoare se deplasează în tubul polen, prin care ajunge în arhegonie. Formarea a 2 spermatozoizi, lipsite de flageli, dintr-o celula spermagenică are loc imediat înainte de fertilizare. Unul dintre spermatozoizi fuzionează cu nucleul ovulului arhegonie, iar celălalt moare. Al doilea arhegonium moare și el. Întregul proces de fertilizare durează aproximativ un an.
Embrionul se dezvoltă din zigotul format. Dezvoltarea sa se datorează produselor de rezervă ale endospermului, care se numesc primare. Format sămânță pini gametofit (n)și sporofit (2n). O parte a semințelor este endospermul primar (n)- reprezinta gametofit feminin (n), un alt - germen (2n)- primordiul sporofitului fiice (2n). Embrionul este format dintr-o rădăcină, o tulpină, mai multe cotiledoane și un mugure. Solid pieliță spermă (2n) - acesta este fostul tegument al ovulului; un strat subțire se învecinează cu coaja perisperm(fostă țesătură 2n nucellus). Coaja și perispermul sunt o parte distinctă a sporofitului matern (vezi Fig. 7.1).
Semințele se coc toamna, în al 2-lea an după polenizare, iar iarna sunt împrăștiate peste zăpadă. Conurile ajung în acest moment la o lungime de 4-6 cm, solzii devin lignificați, din verde devin maro. Primăvara urmatoare solzii se despart și semințele se revarsă. Sămânță
pinul este echipat cu o aripă ușoară, formată din țesuturile solzilor semințelor. Datorită anexului pterigoid, semințele sunt purtate de vânt pe distanțe lungi, apoi germinează pe sol și dau noi plante de pin. Primele semințe din pinul pădurii încep să dea abia după 40 de ani.
Cele mai comune clase gimnosperme sunt:
Opresiv (Gnetopsida);
Ginkgo (Ginkgopsida);
Conifere (Pinopsida).
Clasa Ginkgoids(Ginkgopsida)
Singurul reprezentant modern al acestei clase este o plantă relictă - Ginkgo biloba (Ginkgo biloba). Această plantă este numită fosilă vie, deoarece strămoșii săi cei mai apropiați au dispărut cu zeci de milioane de ani în urmă. Într-o stare sălbatică după ghețari, ginkgo a supraviețuit doar în China (Sichuan), dar este cultivat pe scară largă ca arbore ornamental în parcurile din zona extratropicală. Este un copac înalt, cu foioase, care atinge o înălțime de 40 m și un diametru mai mare de 4,5 m. Frunzele sunt pețiolate, au un limb caracteristic în formă de evantai, cu nervuri ramificate dihotomic, care cad anual. Ginkgo este o plantă dioică. În polenul de ginkgo în timpul germinării sale se formează 2 spermatozoizi mobili multiclunculați (și nu 2 spermatozoizi, ca la alte gimnosperme). Pe copacii femele atârnă de fapt ovule, nu semințe. Polenul intră în ele primăvara, iar fertilizarea se întârzie până toamna târziu, când cad ovulele.
Orez. 7.4.Ginkgo biloba
(Ginkgo biloba): A - microstrobil; B - lăstar scurtat cu microstrobili; B - megastrobil cu ovule tinere; G - sămânță matură; D - lăstarul scurtat cu semințe
După polenizare și fertilizare cu spermatozoizi, se formează semințele - mari, rotunde, cu un înveliș exterior comestibil suculent și moale. Embrionul are 2 cotiledoane, care rămân în pământ în timpul germinării. Ginkgo este acum cunoscut în China; în Caucaz și Crimeea, este divorțat ca planta ornamentala(fig. 7.4). În sfera generativă, ginkgo are o anumită relație cu cicadele, după structura aparatului frunzelor - cu ferigi, după anatomia lemnului - cu coniferele. Prezența spermatozoizilor flagelati în arborii terestre - cicadele și ginkgo - în timpul procesului sexual, mișcându-se activ într-un mediu lichid, îi apropie evolutiv de plantele cu spori superiori. La alți reprezentanți ai gimnospermelor luate în considerare, gameții masculini își pierd complet mobilitatea.
Clasa opresivă(Gnetopsida)
Clasa Opresiv include 3 ordine care conțin câte o familie, dintre care 2 au semnificație medicală: Ephedralesși Opresiv (Gnetales). Primele resturi fosile de opresiv (polen de efedra) au fost găsite doar în sedimentele terțiare din Cenozoic. Cele opresive sunt numite și semințe de coajă, deoarece au o acoperire similară cu un perianth în jurul micro- și megasporofilelor.
Ordine opresivă (Gnetales)
Un singur gen Gnetum are aproximativ 30 de specii care trăiesc în pădurile tropicale. În majoritatea cazurilor acestea sunt liane lemnoase, rar arbuști sau copaci mici. Frunzele sunt late, piele, cu vene reticulare, asemănătoare cu frunzele angiospermelor. Gnetum gnemon (G. gnemon) din Asia de Sud-Est dă seminte comestibile folosit de populatia locala pentru hrana atat frunze tinere cat si strobila.
Ordinul Efedrei (Efedrale)
Un singur gen Efedra reunește 40 de specii de arbuști veșnic verzi fără frunze foarte ramificați și de arbuști asemănător cu coada-calului (Fig. 7.5). Ephedra este un locuitor al regiunilor aride și deșertice din Eurasia și America. Este o plantă dioică, mai rar - o plantă monoică.
Pe plantele masculi, se formează ansambluri sferice de microstrobili sub formă de spiculete rotunjite. Pe axa scurtă a spiculului,
Orez. 7.5.Familia Ephedra. Ephedra distachya: A - forma generala lăstari reproducători; B - colecție de microstrobe; B - megastrobil; G- secţiune longitudinală prin megastrobil: 1 - lăstar de plantă femelă; 2- lastarul unei plante masculi; 3 - microstrobil; 4 - solzi de acoperire; 5 - tegument extern; 6 - ovul; 7 - tegument intern formând un tub micropilar
puneți de la 2 până la 8 perechi de frunze opuse, acoperitoare, solzoase. Câteva perechi inferioare de frunze acoperitoare sunt sterile, la axilele restului există microsporofile cu 1-8 microsporangii.
Plantele femele au strobile femele care poartă 1 ovul apical înconjurat de un tegument suculent asemănător unui sac. După fertilizarea oului uneia dintre arhegonii, apare o sămânță, înconjurată de învelișurile cărnoase ale fostului tegument și solzi de acoperire și seamănă în exterior cu un fruct - o „bacă” de culoare portocalie strălucitoare. Acest lucru atrage animalele să mănânce și să distribuie semințele. Există 10 tipuri de efedra în flora noastră.
Coada-calului de efedra (E. equisetina) și efedra cu două vârfuri (E. distacya) servesc ca sursă de materii prime pentru producerea efedrinei alcaloid, folosit ca agent care stimulează sistemul nervos central, în tratamentul răcelii comune, astm bronșic.
Clasa Conifere(Pinopsida)
Reprezentanții clasei Conifere erau încă în Carbonifer și au atins cea mai mare diversitate în perioada Jurasică. Această clasă include subclasa de conifere (Pinidae), care este cel mai bine conservat și cel mai numeros grup de gimnosperme (aproximativ 560 de specii). Pe teritoriul Rusiei există reprezentanți a 8 genuri, peste 50 de specii. Coniferele formează păduri vaste în emisfera nordică, pe vastul teritoriu al Eurasiei și al Americii de Nord, sunt distribuite și în regiunile temperate din emisfera sudică, pe toate continentele, cu excepția Antarcticii.
Cel mai mare număr de specii se găsește în genuri Pin (Pinus), Brad (Abies)și Molidul (Picea). Toate coniferele sunt copaci sau arbuști, de obicei cu frunze asemănătoare acului (molid), solzoase (tuia, chiparos) sau eliptice (podocarp). Majoritatea plantelor sunt veșnic verzi, dar există și plante de foioase, de exemplu zada (Larix), iar în unele (chiparos de mlaștină) cad chiar și lăstari anuali.
Reprezentanții subclasei conifere- una dintre cele mai mari plante atât dintre gimnosperme, cât și din lumea plantelor în ansamblu. Sistemul lor radicular este reprezentat de rădăcinile principale și laterale; rădăcinile adventive sunt foarte rare, doar la reprezentanții primitivi. Sistemul rădăcină cu micorize, în principal din ciuperci bazale. Structura anatomică a rădăcinii este similară cu cea a angiospermelor. Coniferele, de regulă, au trunchiuri puternice ramificate monopodial și coroane compacte. Structura anatomică a tulpinilor se distinge prin lemn puternic dezvoltat și scoarță și măduvă mai puțin dezvoltate. Datorită cambiului se asigură creșterea secundară a tulpinii. Lemnul pentru 90-95% este format din traheide cu pori mărginiți, parenchim lemnos slab dezvoltat (nu toate coniferele), libriformele sunt absente, inelele anuale sunt bine pronunțate. Bast constă din celule de sită fără celule însoțitoare și parenchim de liben; fibrele de bast nu sunt dezvoltate. Scoarța și lemnul multor conifere conțin numeroase pasaje de rășină schizogenă.
Orez. 7.6.Conifere (familia Chiparos): A - lăstar reproducător de chiparos veșnic verde (Cuрressus sempervirens); B, C - lăstari reproducători de ienupăr comun (Juniperus communis):
1 - lastari cu conuri masculi; 2 - lastari cu conuri femele; 3 - microsporofilă cu microsporangii; 4 - solzi de semințe cu ovule; 5 - femela tânără con, 6-8 - con matur (vedere generală, secțiuni transversale și longitudinale)
Reproducerea vegetativă nu se găsește aproape niciodată la conifere. Unul dintre cele mai importante semne ale tuturor gimnospermelor este prezența unui ovul (ovul). Megasporangium în ovul este o nucelul, inconjurat capac de protectie - tegument. Ovulele sunt amplasate deschis pe solzii semințelor (megasporofile) și dau după fertilizare. seminte - organe de reproducere gimnosperme.
Coniferele au aproximativ 10 familii. Reprezentanții familiilor sunt reprezentați pe scară largă pe teritoriul Rusiei (Fig. 7.6): pin - genul Zada (Larix), genul Pin (Pinus), genul Molidul (Picea); chiparos - genul Juniperus și genul Thuja.
Pădurile de conifere definesc peisajul unor teritorii vaste, servesc drept bază pentru multe biocenoze și joacă un rol semnificativ de protecție a apei. Lemn conifere folosit ca material de construcție, combustibil; din acele de brad se obtine ulei esential, care este folosit la producerea lacurilor. Ramurile tinere de brad conțin borneol, precursorul producției de camfor. Terebentina și colofonia se obțin din pinul siberian, uleiul se obține din nuci de pin.
Plan
1. caracteristici generale plante cu semințe.
4. Caracteristicile generale ale departamentului Angiosperme, sau Înflorire (Madpoііorpuia).
5. Valoarea angiospermelor în natură și viața umană.
Noțiuni de bază: seminte, cotiledoane, con, floare, gametofit, sporofit, anteridii, arhegonie, sporofite, plante riznospore.
Caracteristicile generale ale plantelor cu semințe
Plantele cu semințe aparțin a două divizii:
o Angiosperme, sau Floral- au floare si seminte, pericarp (fruct) inchis.
Semințele de plante, în comparație cu semințele de spori, reprezintă un nivel superior de organizare, deoarece principalul rudiment pentru răspândirea unei specii este o formațiune calitativ nouă - semințele. Cel mai important avantaj evolutiv al plantelor cu semințe față de plantele cu spori este că procesul lor sexual nu depinde de picurarea apei lichide. Datorită acestei independențe a semințelor, plantele s-au putut răspândi pe tot pământul și au devenit un grup progresiv de plante.
Spre deosebire de plantele cu spori superiori, la care sporii sunt unicelulari, la plantele cu semințe semințele sunt bagatoclitina și conțin un embrion format și un aport de nutrienți pentru dezvoltarea acestuia.
La plantele cu semințe se constată o îmbunătățire în continuare și o predominanță și mai mare în ciclul de dezvoltare a sporofitului și reducerea gametofitului, a cărui existență este complet dependentă de sporofit.
Caracteristicile generale ale departamentului Gimnosperme (Pinophyta)
Gimnospermele, atât moderne, cât și dispărute, sunt în principal arbori, mai rar arbuști sau viță de vie lignificată. Nu s-au găsit plante erbacee printre ele. Au apărut în Paleozoic din ferigi Riznosporous, care au dispărut ulterior. Vederi moderne distribuite pe tot globul.
1) spori de plante;
2) reproducerea prin semințe;
3) dezvoltarea semințelor goale, neacoperite în conuri (stroboscopii feminine) (prin urmare, departamentul de plante a primit exact acest nume);
4) tulpina este dreaptă (ramificare monopodială) și perenă, are un cambium, este capabilă de îngroșare secundară;
5) nu există vase, lemnul este format numai din traheide, dintre care primăvara, cele cu pereți subțiri îndeplinesc funcția de conducere, iar toamna, cele cu pereți groși - mecanice;
6) există multe pasaje de rășină în lemn, umplute cu rășină, inele de creștere anuale pronunțate de lemn; există foarte puțin sau deloc parenchim în lemn;
7) tuburile de bast în formă de sită nu au celule însoțitoare;
8) în funcție de structura frunzelor, sunt împărțite în două grupe:
o plante cu frunze mari (linie de evoluție macrofilă);
o plante cu frunze mici(linie de evoluție microfilă);
9) plante veșnic verzi (mai rar de foioase).
În ciclul de viață al dezvoltării gimnospermelor (Fig. 54), predomină complet generația asexuată, sporofitul (2p). Gametofit masculin - boabe pilkov (microgametofit) și gametofit feminin - două arhegonii cu ouă (megagametofit) se dezvoltă în sporangi pe lăstari speciali purtători de spori - conuri masculi și femele. Nu este nevoie de apă pentru fertilizare. Spermatozoizii intră în ouă prin tubul polen, care se dezvoltă în timpul germinării polenului. Vântul poartă polenul. Ca urmare a fertilizării, o sămânță se dezvoltă cu învelișul semințelor, embrionul și endospermul (n), situate deschis pe solzii conurilor feminine.
o Sagovnikov (cycad - are un trunchi de 8-15 metri, acoperit cu frunze parțiale de 2-3 m lungime; plantă dioică; mega - și microsporii se formează în mega - și microspori, care se află în vârful trunchiului; la femelă; exemplarele după polenizare și fertilizare cu spermatozoizi se formează o sămânță mare portocalie-roșu);
o Gingovi (ginkgo biloba - un copac de până la 40 m înălțime, cu frunze deosebite, asemănătoare cu un evantai deschis; frunze de pețiol cu nervuri ramificate dihotomic, cad anual; plantă dioică; pe copacii femele, după polenizare și fertilizare de către spermatozoizi, se formează semințe. cu un capac suculent si ce comestibil) ;
o asuprire (efedra, gnetum, velvichia - strobila lor se ramifică dihotomic; în jurul strobilei există un înveliș asemănător cu periantul florilor; spre deosebire de alte gimnosperme, au vase în lemn secundar, procesul sexual este un pic ca o dublă fecundare a angiospermelor). , embrionul are doi cotiledoane);
o Conifere (pin comun, tisa de fructe de pădure, molid comun, cedru siberian - ramurile sunt dispuse ca în inele, iar un inel se formează anual; lemnul este format din trahee și tuburi asemănătoare site-ului; nu există vase reale; frunzele sunt aci- asemănătoare sau solzoasă; veșnic verzi).
Orez. 54. Ciclul de viață al pinului silvestru (după Yakovlevim, Chelombitko, 2001):
I - sporofit adult; 2 - con femela;
3 - cucui masculin;
4 - microstrobil cu saci de polen;
5 - megastrobil cu muguri de semințe;
6 - cereale pilkov (gametofit masculin);
7 - megaspori;
8 - tub de polen cu gamet masculin;
9 - gametofit feminin, care se va transforma în endosperm;
10 - arhegonie din care se va forma un ou;
12 - sporofit tânăr (răsad).
Plante superioare- acestea sunt tipurile de plante care au ieșit pe uscat și s-au adaptat la noul lor habitat. Sunt peste 300 de mii dintre ele. Plantele superioare se disting prin prezența organelor vegetative, precum rădăcina și lăstarul, și au aceiași pigmenți fotosintetici: clorofila și carotenoizii.
Plantele superioare au în cea mai mare parte un sistem complex de transport al substanțelor, le pot regla cu ajutorul frunzelor. Celulele plantelor superioare formează țesuturi. Sporofitul predomină în ciclul de viață (cu excepția briofitelor).
Gametofitul este redus treptat în mai multe celule. Organele de reproducere sunt multicelulare. Fertilizarea odată cu creșterea complexității speciilor nu mai depinde de apă. Zigotul dă naștere unui embrion multicelular.
Plantele terestre superioare constituie cea mai mare parte a biomasei Pământului - aproximativ 90%.
Sistematica plantelor superioare
Plantele mai înalte includ spori mai mari și plante cu semințe mai mari.
Disputa superioară: riniform (exclusiv fosil), psilotic (aproximativ 20 de specii au supraviețuit), briofit (23-27 mii specii), limfatic (aproximativ 1300 specii), coada-calului (aproximativ 30 de specii), asemănător ferigă (aproximativ 12.000 specii).
Plante superioare care se reproduc prin spori, botanicii combină numele comun - spor superior. Acestea includ atât specii existente, cât și specii dispărute. Corpul organismelor cu spori superiori este împărțit în părți supraterane și subterane, organele vegetative sunt dezvoltate. este formată din generații alternante: sporofit și gametofit. Sporofitul este bine dezvoltat, trăiește mult timp (cu excepția briofitelor). Pe ea se dezvoltă sporangii multicelulare, din care se formează spori haploizi imobilizați după meioză. Sunt unicelulare, de dimensiuni mici, răspândite în principal de vânt și cresc în gametofit.
Fertilizarea plantelor cu spori superiori are loc numai în prezența apei. Prin reproducere, se disting plante bisexuale (care au atât celule masculine, cât și celule feminine) și unisexuate (există fie celule masculine, fie femele).
Litigiile pot fi diferite și de aceeași dimensiune. Plantele cu spori superiori care au aceiași spori sunt numite homosporoase, iar cele cu spori diferiți sunt numite heterospore. În funcție de mărime, se disting microspori (de dimensiuni mici) și megaspori (mari).
Se crede că plantele cu semințe provin direct din plante cu spori, în special din ferigi.
Plante cu semințe superioare: pinofite (gimnosperme) - aproximativ 800 de specii, magnoliofite (angiosperme) - 300 de mii de specii.
Plantele cu semințe mai înalte au atins apogeul pe măsură ce clima a devenit mai uscată și mai rece și anotimpurile s-au schimbat. Angiospermele sunt în prezent cea mai răspândită specie.
Plantele cu semințe au o serie de avantaje față de plantele cu spori mai mari. Sunt formate din aceleași organe: rădăcină, lăstar, sămânță. Trunchiul este mult mai puternic decât cel al celor cu spori, deoarece celulele de lemn cresc pe el. Mai mult, majoritatea celulelor din lemn sunt moarte.
Plantele cu semințe sunt extrem de variate. Gametofitul se dezvoltă pe sporofit și se hrănește cu el.
Reproducerea are loc cu ajutorul semințelor, care sunt embrioni formați multicelulari care conțin o cantitate de nutrienți. Fertilizarea semințelor superioare este precedată de polenizare - transferul boabelor de polen în mugurii de semințe cu un ou. Polenizarea se realizează cu ajutorul vântului, apei, animalelor, insectelor. Fertilizarea încetează să mai depindă doar de apă, ca la plantele cu spori superiori. Se datorează celulei vegetative de polen, care crește în tubul de polen.
Gimnosperme(în principal conifere; în plus, tisa, cycad, ginkgo etc.). Semințele nu sunt ascunse în ovar. Nu se formează fructe. De obicei formează denivelări pe care apar sporii. Procesul de coacere a semințelor este foarte lung (la pinul silvestru, semințele în conuri se coc timp de 3 ani). Țesutul conductiv este primitiv. Printre forme de viata sunt reprezentați doar copacii și arbuștii (fără ierburi).
Angiosperme sau înflorire plantele se reproduc prin semințe, care se află în fruct. Țesuturile sunt foarte diferențiate.
4. Țesături Angiospermele pot fi împărțite în 4 tipuri: educaționale, tegumentare, de bază și conductoare.
LA educationalțesuturile includ cambium și meristeme.
Tip de bază tegumentarțesuturi - epiderma este un țesut tegumentar subțire, format dintr-un strat de celule. Funcția sa principală este de a proteja planta de uscare și pătrunderea microorganismelor. Epiderma este dotată cu stomate (formațiuni speciale care reglează schimbul de gaze și evaporarea apei de către frunze (transpirație)).
LA structuralțesuturile includ parenchimul, colenchimul și sclerenchimul. Celulele parenchim umple spațiul principal și constituie cea mai mare parte a tulpinilor și rădăcinilor. Colenchim alcătuiesc celule alungite în direcția axei lungi a organului, care conțin o cantitate mare de celuloză. Această țesătură joacă rol important asigurarea organelor cu sprijin suplimentar; în timp ce celulele colenchimului, rămânând în viaţă, sunt capabili să se întindă fără a interfera cu creșterea altor celule. Sclerenchim se găsește în principal în scoarță, midă și fructe. Celulele sale moarte sunt înconjurate de lignină, o substanță cu rezistență crescută la tracțiune și la încovoiere.
Xilemul și floemul sunt principalele tipuri dirijarea tesaturi. Xilem (lemn) constă din celule moarte și vii, îndeplinește o funcție de susținere și conductoare - apa și sărurile minerale se deplasează în sus, de-a lungul ei. Fibrele de lemn sunt formate din xilem, oferind o rezistență suplimentară. Floem (bast) format din celule vii, transportă substanțe organice din locurile de sinteză a acestora.
5. Organe ale plantelor
Organele sunt compuse din țesuturi plantelor. Angiospermele au vegetativ(rădăcină, tulpină, frunză) și generativ organe (de flori). Organele vegetative îndeplinesc principalele funcții de nutriție și interacțiune cu mediul. Floarea este organul de reproducere sexuală a plantelor.
Rădăcină- un organ vegetativ axial cu crestere apicala nelimitata, geotropism pozitiv si structura radiala. Totalitatea tuturor rădăcinilor unei plante formează sistemul radicular al acesteia. Principal rădăcină – se dezvoltă din rădăcina embrionară. Subordonat rădăcină - se formează pe tulpină sau rădăcini vechi. Latură rădăcină - se dezvoltă pe alte rădăcini (principale, laterale, adventive).
Există două tipuri principale de sisteme radiculare - pivot (are rădăcina principală bine dezvoltată, din care se extind rădăcini laterale ramificate) și fibros (rădăcina principală este absentă sau nu se remarcă printre numeroasele rădăcini adventive).
Structura rădăcinii:
1. Capac rădăcină;
2. Zona de divizare și creștere;
3. Zona firelor radiculare, zona de aspirare;
4. Zona de conducere.
Principalul funcții rădăcină:
1. Întărirea plantei în sol și menținerea ei în poziție verticală;
2. Absorbția apei și substante minerale din sol.
3. Înmulțirea vegetativă (zmeură, cireșe, prune etc.);
4. Acumularea de nutrienți în rădăcina principală cu formarea culturilor de rădăcină (nap, morcovi, sfeclă) și în rădăcinile adventive cu formarea tuberculilor de rădăcină (dalia, topinambur);
5. Simbioză cu ciuperci (micorize) și bacterii nodulare (realizează fixarea azotului la plantele leguminoase).
Tulpina- un organ radial axial cu crestere apicala, poarta frunze si muguri. Servește ca o legătură între rădăcini și frunze. Creșterea tulpinii se realizează prin diviziunea celulelor apicale. Forme tulpini: erectă, târâtoare, ondulată, lipită. Structura distinge între tulpini erbacee și lemnoase.
O tulpină cu frunze și muguri care se formează în timpul unei veri se numește evadare... Secțiunea tulpinii în care apare frunza sau mugurele se numește nod, iar secțiunea tulpinii dintre două noduri se numește internod.
La joncțiunea frunzei cu tulpina se formează de obicei mugur numit axilar Spre deosebire de apical muguri în vârful tulpinii. Mugurii apicali continuă creșterea tulpinii principale; axilar – dau naștere la ramuri.
Pe o secțiune transversală a unei tulpini lemnoase, se pot distinge: scoarță, liban, cambium, lemn și miez. Scoarța, libenul (fibrele de liben și tuburile de sită) sunt situate în afara cambiului. Sub cambium se află vasele lemnului și miezul. În procesul de creștere spre interior, cambiul formează straturi bine distinse de lemn - inele anuale.
Principalele funcții ale tulpinii:
1. Suport – tulpina asigură cea mai favorabilă aranjare a frunzelor pentru fotosinteză, a florilor pentru polenizare;
2. Conductiv - de-a lungul tulpinii se realizează o mișcare în două sensuri a substanțelor: de la cai la frunze, de la frunze la alte organe ale plantei;
3. Acumularea de nutrienți și apă (rizomi, tuberculi, bulbi);
4. Reproducerea vegetativă.
Foaie - organ vegetativ lateral al tulpinii, care este un organ specializat de nutritie.Frunza este formata dintr-un petiol, care este atasat de tulpina, si un limb de frunza.
Lamele frunzelor sunt străpunse cu vene - sisteme de mănunchiuri conducătoare care leagă frunza într-un singur întreg, servesc ca suport pentru pulpa frunzei și o conectează la tulpină. Ordinea nervurilor din limboul frunzei se numește venație (paralelă și reticulară) a frunzei. Distingeți între frunze simple, cu un singur limb de frunze, care cad în întregime toamna și complexe. Frunzele complexe au mai multe lame de frunze - foliole care se atașează de pețiolul principal cu propriile lor pețioli .
Partea principală a frunzei este țesutul fotosintetic (parenchim de două tipuri: columnar și spongios), ale cărui celule sunt strâns adiacente între ele și conțin un număr mare de cloroplaste mici. În grosimea parenchimului, există vene care conțin xilem și floem. Deasupra și dedesubtul parenchimului frunzelor este acoperit cu o epidermă cu o cuticulă. Cuticula poate fi ceară sau poate purta glande și fire de păr speciale.
Principalul funcții frunze:
1. Fotosinteza;
2. Evaporarea apei (transpirația);
3. Schimb de gaze.
4. Stoc de nutrienți și apă (frunze de agave, agave).
Floare Este o lăstatură scurtată modificată. În diferite etape ale dezvoltării sale, îndeplinește diverse funcții:
Formarea celulelor germinale feminine și masculine - gameți;
Polenizare;
Fertilizare;
Formarea embrionilor;
Formarea semințelor și a fructelor.
În ciuda varietății mari de flori, acestea au un plan general de structură. Se formează partea tulpinii care poartă floarea peduncul... Se numește partea superioară extinsă a pedicelului priză... Contine periant,stamineși pistil... Periantul include un caliciu și o corolă. Staminele sunt situate pe receptacul spre centrul corolei. Stamina este formată dintr-un filament și o anteră, în care se formează în interior boabe de polen cu gameți masculini. Unul sau mai multe pistiluri sunt situate chiar în centrul florii. Pistilul este format dintr-un stigmat, o coloană și un ovar. Ovarul este cea mai importantă parte a pistilului - în el se formează celule reproductive feminine și se formează embrionul. Florile sunt adunate în inflorescențe care atrag insectele.
Polenizare se numeste transfer de polen de la stamine la stigma pistilului. Odată ajuns pe stigma pistilului, polenul germinează. După fertilizare, din ovul se formează o sămânță, iar din ovarul unei flori se formează un fruct. Sămânța formată constă dintr-un embrion și nutrienți de depozitare înconjurate de un înveliș protector al semințelor.
Plante cu semințe.
Principalele diferențe dintre plantele cu semințe din litigiile superioare sunt următoarele:
o Plantele cu semințe formează semințe pentru înmulțire. Subdivizat în două secțiuni. Gimnospermele sunt plante care se răspândesc prin semințe, dar nu produc fructe. Angiospermele sunt plante care formează semințe închise în fructe.
o La plantele cu semințe se observă o îmbunătățire în continuare a ciclului de viață și o dominație și mai mare a sporofitului și o reducere în continuare a gametofitului. Existența gametofitului în ele depinde complet de sporofit.
o Procesul sexual nu este asociat cu un mediu de picături lichide, iar gametofitele se dezvoltă și trec printr-un ciclu complet de dezvoltare pe sporofit. Datorită independenței procesului de fertilizare față de apă, au apărut celule reproducătoare masculine imobile - spermatozoizi, care ajung la celulele reproducătoare feminine - ouă - cu ajutorul unei educații speciale - un tub de polen.
La plantele cu semințe, singura megaspora matură rămâne permanent închisă în megasporangium, iar aici, în cadrul megasporangiumului, are loc dezvoltarea gametofitului feminin și procesul de fertilizare.
Megasporangiul din plantele cu semințe este înconjurat de un înveliș special de protecție numit tegument. Megasporangiul cu tegumentul care îl înconjoară se numește ovul. Acesta este într-adevăr un germen de semințe (ovul), din care se dezvoltă o sămânță după fertilizare.
In interiorul ovulului are loc procesul de fertilizare si dezvoltarea embrionului. Aceasta asigură independența fertilizării față de apă, autonomia acesteia.
În procesul de dezvoltare a embrionului, ovulul se transformă într-o sămânță - principala unitate de răspândire a plantelor cu semințe. În marea majoritate a plantelor cu semințe, această transformare a ovulului într-o sămânță matură gata de germinare are loc chiar pe planta mamă.
Pentru semințele primitive, de exemplu, la cicadele, absența unei perioade de repaus este caracteristică. Majoritatea plantelor cu semințe se caracterizează printr-o perioadă de repaus mai mult sau mai puțin lungă. Perioada de repaus are o mare importanță biologică, deoarece face posibilă supraviețuirea sezonului nefavorabil și, de asemenea, contribuie la o așezare mai îndepărtată.
Fertilizarea internă, dezvoltarea embrionului în interiorul ovulului și apariția unei noi unități de dispersie extrem de eficiente - sămânța - sunt principalele avantaje biologice ale plantelor cu semințe, care le-au făcut posibilă adaptarea mai completă la condițiile terestre și atinge o dezvoltare mai mare, plante cu spori mai mari.
Semințele, spre deosebire de spori, au nu numai un embrion complet format al viitorului sporofit, ci și rezervă nutrienții necesari în primele etape ale dezvoltării sale. Cojile dense protejează sămânța de factorii naturali nefavorabili care sunt distructivi pentru majoritatea sporilor.
Astfel, plantele de sămânță au dobândit serioase avantaje în lupta pentru existență, ceea ce a determinat înflorirea lor când clima era uscată. În prezent, acesta este grupul dominant de plante.
Multe specii au dispărut. În flora modernă, există aproximativ 800 de specii. Gimnospermele sunt răspândite pe toate continentele. În zona rece și la munte formează păduri vaste, deși sunt puține ca număr de specii.
Structura... Sporofiții sunt în principal copaci, mai rar viță de vie lemnoasă sau arbuști. Nu există forme erbacee. Ramificare laterală, creștere monopodială a lăstarilor. Tulpina are o îngroșare secundară. Majoritatea speciilor nu au vase; lemnul este format din traheide. Frunzele la unele specii sunt mari, disecate, asemănătoare cu frunzele asemănătoare ferigilor; în altele, sunt mici, întregi, solzoase sau asemănătoare cu ace (ace). Gimnospermele, cu câteva excepții, sunt veșnic verzi. Rădăcini - principale și laterale - cu micorize. Unul dintre cele mai importante semne este prezența ovulelor (ovule). Ovulul este o megasporangie înconjurată de un înveliș special de protecție - tegument. Ovulele sunt situate deschis pe megasporofile sau structuri similare, din care se formează semințele după fertilizare. Formarea semințelor a determinat avantajele enorme ale gimnospermelor față de cele cu spori și le-a permis să ocupe o poziție dominantă pe uscat.
Ciclul de viață al gimnospermelor luați în considerare exemplul pinului silvestru (Pinus sylvestris). Sporofitul este un arbore de până la 50 m înălțime, atingând o vârstă de 400 de ani. Ramificarea este laterală. Trunchiul este bine pronunțat, pe el ramurile laterale sunt situate în spirale. Creșterea lăstarilor este monopodială. Lăstarii sunt acoperiți cu frunze maro, solzoase. În axile lor sunt lăstari puternic scurtați, purtând două frunze asemănătoare ace. Frunzele de ac, sau acele, au o secțiune transversală plat-convexă, două mănunchiuri conducătoare sunt situate în centru.
Formarea sporilor începe la aproximativ 30 - 40 de ani. Pe aceeași plantă se formează conuri de două tipuri, puternic diferite unul de celălalt: mascul, situat în grupuri, și femela - singur.
Conul masculin se formează în sinusul solzii, la locul lăstarului scurtat, lungimea sa este de 4 - 5 mm, lățimea este de 3 - 4 mm. Este un lăstar cu o axă bine dezvoltată, pe care microsporofilele sunt situate în spirală, suprapuse cu gresie. La baza axei se află solzi care joacă un rol protector. Microsporofilă ovoidă, subțire, plată, cu două microsporangii pe partea inferioară. În microsporangii, până în toamnă, se încheie izolarea numeroaselor celule mamă ale microsporilor. Meioza apare primăvara. Ca rezultat, fiecare celulă mamă diploidă formează patru microspori.
Microsporul este mononuclear, sporodermul său este format din intină și exină și poartă doi saci de aer, care apar ca urmare a divergenței tegumentului. Aici, în microsporangii, microsporii germinează și se formează un gametofit masculin numit polen. Se dezvoltă în interiorul unui microspor și se reduce chiar mai mult decât la plantele considerate anterior eterogene. Ca urmare a diviziunii microsporilor, se formează o celulă anteridială și două celule protaliale, care sunt în curând distruse. Celulele protaliale sunt singurele celule vegetative ale gametofitului. Celula anteridială se împarte apoi și formează o celulă generativă și o celulă tubulară. Tegumentul microsporului rămâne tegumentul polenului. Până la maturitate, microsporangiile sunt deschise printr-o fantă longitudinală, iar polenul este turnat. Airbagurile îl fac mai ușor de transportat cu vântul. Dezvoltarea ulterioară a gametofitului masculin are loc în interiorul ovulului, pe conurile feminine.
Conurile feminine se formează în vârful lăstarilor tineri. Sunt aranjate mai complicat și relativ dimensiuni mari... Pe axa principală sunt mici solzi numite opace. În sinusurile lor se formează solzi mari groși de semințe cu două ovule pe partea superioară. Solamul semințelor este un lăstar lateral redus, nu o megasporofilă. Ovulul tânăr este format din nucel și tegument. Nucelul este megasporangium. Are o formă ovoidă și se îmbină cu o husă de protecție specială - tegument. Numai în apropierea vârfului îndreptat spre axa conului tegumentul are o gaură - un micropil (pasaj de polen). Inițial, nucelul este format din celule diploide omogene. Apoi, în partea de mijloc a acesteia, este izolată o celulă arhesporală mai mare. Se împarte prin meioză și formează patru megaspori. Mai târziu, trei dintre ei mor. Megasporangiul nu este niciodată deschis, așa că megaspora rămâne în interiorul lui. Megasporul se divide de multe ori și formează un gametofit feminin numit endosperm (n). Din cele două celule exterioare ale endospermului îndreptate spre micropil se formează două arhegonii, care sunt mai reduse în comparație cu cele de ferigă.
Polenul din conurile masculine este transferat în ovule și este captat de o picătură de lichid gros care umple spațiul dintre nucelul și tegument și iese prin micropil. Când se usucă, atrage polenul în ovul pe nucel. După polenizare, micropilul este supraîncărcat. Solzii conului feminin sunt închise. Gametofitul masculin își continuă dezvoltarea pe megasporangii. Exina izbucnește, iar celula tubulară formează un tub de polen, care pătrunde în țesutul nucelului și crește în direcția arhegoniei. O celulă generativă se împarte și formează două celule: o celulă stem și un spermatozoid. Ele trec în tubul polen, care le duce la arhegonii. Imediat înainte de fertilizare, din spermatozoizi se formează doi spermatozoizi - gameți masculini fără flageli. Tubul polenic ajunge la ovul prin gâtul arhegoniei. Turgența sa crește, vârful explodează, iar conținutul este eliberat în citoplasma oului. Unul dintre spermatozoizi fuzionează cu nucleul ovulului, iar al doilea moare. De la polenizare până la fertilizare într-un pin, durează aproximativ 13 luni. Din zigot (2n) se formează un embrion. Creșterea embrionului se realizează în detrimentul produselor de rezervă ale gametofitului - endospermul (n). Embrionul format este format dintr-o rădăcină, o tulpină, mai multe cotiledoane (5 - 12) și un rinichi. Embrionul este înconjurat de endosperm, care este folosit pentru germinare. Tegumentul formează un spermoderm dur. Așa se transformă ovulul într-o sămânță. Se află deschis pe solzii semințelor și are (la pinul silvestru) un apendice pterigoidian, care facilitează răspândirea semințelor de către vânt. Coacerea semințelor are loc toamna, în al doilea an după polenizare. Până în acest moment, conurile ajung la 4 - 6 cm, au formă alungită-eliptică, cu vârful ascuțit, solzii devin lignificați, trecând de la verzi la gri. Iarna urmatoare conurile se lasă, solzii diverg și semințele se revarsă. După ce s-a separat de planta-mamă, sămânța poate fi latentă mult timp și numai odată cu apariția condițiilor favorabile embrionul începe să crească.
Astfel, gimnospermele au o serie de trăsături mai progresive în comparație cu cele asemănătoare ferigilor: gametofitele și-au pierdut complet independența, se formează pe sporofit și trăiesc pe el, fertilizarea nu este asociată cu apa; Embrionul sporofit, deși se hrănește cu gametofit, se află în interiorul seminței și este protejat în mod fiabil de condițiile nefavorabile. Particularitatea semințelor de gimnosperme este natura lor duală: țesutul nutritiv - endospermul aparține gametofitului (n), embrionul este rudimentul unui nou sporofit (2n), spermodermul și nucelul sunt formate din țesuturile sporofitului matern. (2n).
Clasa Cycadaceae - Cycadopsida.
Frunzele sunt mari, penoase, mai rar întregi, lanceolate. Tulpina (trunchiul) are un miez și scoarță puternice și relativ puțin lemn. Ovulele sunt situate pe megasporofile în formă de frunză sau mai mult sau mai puțin metamorfozate, care sunt situate singure sau adunate în conuri. Ele reprezintă o linie de evoluție cu frunze mari. Clasa este împărțită în trei ordine: ferigi de semințe, cicadele, bennetite.
Ordinul Ferigi de semințe sunt Pteridospermales.
Acesta este un grup de tranziție de la ferigă la gimnosperme. Cu primul sunt uniţi prin structură şi aspect frunze, structura microsporofilelor și microsporangiilor; cu acesta din urmă, creșterea secundară a tulpinii în grosime, prezența ovulelor și a semințelor.
Comanda Cycadales - Cycadales.
Reunește aproximativ 100 de specii vii. Sunt comune în regiunile tropicale și subtropicale din Asia de Est, Australia, Africa și America. Cycadele sunt copaci cu creștere lentă, care ating o înălțime de 20 m și trăiesc până la 1.000 de ani. Dioic. Tulpina este neramificată sau slab ramificată, îngroșată columnară sau tuberoasă, uneori parțial ascunsă în sol (geofilie). Amidonul se acumulează în miez. Vârful tulpinii se termină cu un mugure vegetativ înconjurat de o grămadă de frunze veșnic verzi. Frunzele din mugure sunt răsucite cohlear, ca la ferigă, mari, cu pene, lungi de până la 2 m. Arhegoniile sunt situate în depresiunea endospermului - camera arhegonală. Când polenul germinează dintr-o celulă spermagenă, se formează 2 - 4 sau mai mulți spermatozoizi mari, cu numeroși flageli. Ei intră în fluidul camerei arhegoniale, înoată o vreme, apoi unul dintre ei fecundează ovulul. Semnificația practică a cicadelor nu este mare. Crupele de sago sunt obținute din miezul unor specii, în special cycad (Cycas revoluta). Cycadele sunt plante ornamentale excelente, sunt crescute în sere, precum și în câmp deschis.
Ordinul Bennettita - Bennettitales.
Complet dispărută. Spre deosebire de toate celelalte gimnosperme, aveau conuri bisexuale. În ceea ce privește structura organelor vegetative, acestea sunt asemănătoare cu cicadele, dar au existat și plante erbacee printre ele.
Clasa Conifere - Pinopsida.
Frunzele sunt adesea sesile, mici, lanceolate, aciculare, solzoase, mai rar late, mari. Tulpina are măduvă și scoarță mică și lemn puternic. Formează muguri liberi sau denși.
Clasa este împărțită în trei ordine: Kordaites, Ginkgoids, Conifers.
Ordinul Kordaita este Coruaitales.
În aparență, ele sunt asemănătoare cu coniferele moderne. Complet dispărută.
Ordinul Ginkgoids - Ginkgoales.
În prezent, ordinul este reprezentat de o singură specie - ginkgo biloba (Ginkgo biloba). Patria - sud-vestul Chinei, dar din cele mai vechi timpuri a fost cultivat pe scară largă ca arbore sacru în Japonia și în toată China. Este un arbore cu foioase, de până la 40 m înălțime, cu coroana piramidală densă, ramificată. Lăstari de două tipuri: apical alungit și lateral scurtat. Frunze pețiolare cu o lamă largă în formă de evantai. Pe lăstarii alungiți, sunt bilobați, cu o crestătură în mijloc. Venatia este dihotomică.
Ginkgo este o plantă dioică. Conurile masculine se formează în axilele frunzelor pe lăstarii scurtați. Microsporophyll arată ca o tulpină subțire cu soriu la vârf, constând de obicei din două microsporangii suspendate, care sunt deschise printr-o fisură longitudinală. Conurile feminine se formează și la axilele frunzelor pe lăstarii scurtați. Fiecare con poartă doar două ovule situate la vârful pedunculului ramificat dihotomic. Fertilizarea, ca și la cicadele, are loc cu ajutorul spermatozoizilor. Ginkgo este folosit pe scară largă ca plantă ornamentală, semințele sale sunt comestibile, lemnul este apreciat la egalitate cu lemnul de conifere.
Comanda Conifere - Coniferales.
În flora modernă, aceștia sunt cei mai numeroși reprezentanți ai gimnospermelor - aproximativ 600 de specii. Răspândite în principal în emisfera nordică, unde formează păduri extinse de conifere, formate din una sau câteva specii (genuri pin, molid, zada, brad). În emisfera sudică, coniferele formează păduri în regiunile temperate (insulele Tierra del Fuego, Noua Zeelandă, Tasmania). În zonele tropicale, cresc doar în munți.
Structura... Coniferele sunt reprezentate în principal de arbori, mai rar de arbuști. Copacii ating uneori dimensiuni gigantice și o vârstă de peste 4 mii de ani. În cele mai multe cazuri, au două tipuri de lăstari: alungiți și scurtați. Majoritatea frunzelor sunt înguste, asemănătoare cu ace (ace), dar la speciile din genurile mai vechi (araucaria, agathis) sunt lanceolate și chiar lanceolate. Unele conifere au frunze solzoase (genul chiparos). Frunzele sunt cel mai adesea sesile, întregi, uneori crestate în vârf (genul bradului), plate în secțiune transversală, tetraedrice, rotunjite, lungi de la 1 - 2 la 30 - 40 cm. Acele au o singură nervură, frunze late - multe vene paralele. Coniferele sunt veșnic verzi (cu excepția speciilor din genurile zada, zada falsă și metasequoia). Lemnul este format din 90 - 95% traheide. Majoritatea speciilor din scoarță, lemn și frunze au pasaje de rășină schizogenă care conțin ulei esențial, rășini și balsamuri.
Reproducere... Plantele sunt monoice, rareori dioice. Au conuri de același sex. Conurile de sex masculin sunt cel mai adesea colectate în grupuri și sunt de obicei localizate în axilele frunzelor, mai rar pe vârfurile lăstarilor laterali. Microsporofilele sunt foarte reduse, solzoase sau corimbozate (genul tisa). Conurile feminine au o structură variată. Pe solzii semințelor sunt ovule, unul sau mai multe.
Există doi arhegonieni, dar sunt mai mulți. Am examinat deja formarea gametofitelor, polenizarea, fertilizarea și formarea semințelor folosind exemplul pinului silvestru.
Valoare economica... În vastele zone ale țărilor circumpolare și în munți, coniferele formează păduri numite taiga și servesc ca habitat pentru multe specii de vânat, păsări și insecte benefice. Pădurile de conifere au o importanță pentru protecția apei și antieroziune. Ele furnizează cea mai mare parte a lemnului de construcție și ornamental. Din ele se obțin balsamuri și rășini, camfor, alcool, celuloză și multe alte produse. Unele semințe de conifere conțin ulei care poate fi folosit ca hrană. Coniferele sunt folosite ca materii prime pentru obtinerea medicamentelor.
Clasificare. Ordinul este împărțit în 10 familii.
Familia pinului - Pinaceae.
Una dintre cele mai mari familii. Include 240 de specii (10 genuri). Distribuit în zonele temperate și subtropicale (în principal muntoase) din emisfera nordică. Unele specii cresc sus în munți și dincolo de Cercul Arctic. În emisfera sudică, se găsesc numai în Indonezia și Filipine. Mai ales copaci, mai rar arbuști. Multe specii sunt principalele specii care formează păduri ale pădurilor de conifere.
Genul de brad (Abies)... Include 40 de tipuri. Distribuit în America de Nord (15 specii), Asia de Sud-Est (7 - 8 specii), Marea Mediterană, Europa Centrală, Caucaz, Himalaya, Siberia. Copaci mari, cu ramuri spiralate. Acele sunt plate, adesea cu două dungi albe de ceară pe partea inferioară și sunt aranjate individual. Conurile feminine sunt cel mai adesea erecte, se coace într-un singur sezon de creștere, se descompun când sunt coapte.
În fosta URSS, există 9 specii. Bradul siberian (A. sibirica) crește în nord-estul părții europene a URSS, în Siberia de Vest, Centrală și de Est, Tuva și, de asemenea, în Mongolia. Formează păduri vaste. Crește la câmpie și la munte. Lemnul este moale, este folosit ca material de construcție și ornamental, precum și pentru producția de hârtie. Uleiul esențial se obține din ace, care este folosit pentru fabricarea lacurilor. Ramurile tinere conțin borneol (camfor). Balsamul de brad este un remediu excelent pentru vindecarea rănilor. Bradul alb (A. alba) crește în munții Europei Centrale, de Sud și de Vest, unde formează păduri la o altitudine de până la 2 mii m. Bradul caucazian (A. nordmanniana) formează păduri în amestec cu fagul, în principal. în partea de vest a munților Caucaz, la o altitudine de până la 2 mii m. Arborele decorativ... Cultivat în Ucraina și Belarus.
Rod molid (Picea)... Combină 45 de specii comune în Europa de Nord, Asia Centrală și de Est, America de Nord. Copaci înalți, cu o crustă cenușie deschisă, ramuri spiralate. Acele sunt tetraedrice, cu o dungă albă pe fiecare parte, situate pe rând. Sistemul radicular este predominant superficial. Plantele sunt tolerante la umbră. Conurile femele se coc în timpul unui sezon de creștere, când semințele se coc, atârnă și apoi cad complet.
În floră fosta URSS 10 tipuri. Molidul norvegian (P. abies) este răspândit în Europa de Vest și în Rusia europeană. Pe suprafețe uriașe, formează păduri limpezi sau cu un amestec de mesteacăn și pin. În regiunile sudice, crește în păduri mixte împreună cu artar, tei, stejar. Lemnul este folosit ca material de constructii si ornamental, lemn de foc, materie prima pentru fabricarea hartiei. La distilarea lemnului se obțin rășină, colofoniu, var, terebentină. Coaja conține taninuri. Molidul siberian (P. obovata) este răspândit în nord-estul Rusiei europene, în vestul Siberiei. Foarte aproape de molid comun. Diferă în conuri feminine mai mici. Molidul înțepător (P. pungens) crește în Munții Stâncoși din America de Nord, are ace argintii frumoase, este cultivat pe scară largă ca arbore ornamental în Rusia și Europa de Vest.
Gen zada (Larix)... Aproximativ 20 de specii comune în Asia, Europa, America de Nord. Face parte din pădurile de conifere. Copaci mari, cu ramuri spiralate, care necesită lumină. Plante verzi de vară. Frunzele sunt aranjate individual pe lăstari alungiți, pe cei scurtați - în ciorchini. Polen fără saci de aer. Conurile femele se maturizează într-un singur sezon de creștere, dar atârnă timp de 2 - 3 ani, fără a se descompune. Lemnul este roșcat, bogat în rășină, puternic, rezistent la descompunerea apei. Este utilizat pe scară largă pentru traverse, în construcții navale, pentru repararea minelor, ca lemn de foc și pentru fabricarea hârtiei.
Există 7 specii în flora fostei URSS. Zada vest-europeană (L. decidua) crește în Alpi și Carpați, zada siberiană (L. sibirica) este larg răspândită în regiunile de nord și est ale Rusiei europene și Siberia de Vest, zada dauriană (L. dahurica) - în Siberia de Est și Orientul Îndepărtat, excelent tolerează un climat aspru. Acesta este singurul copac cu tulpină înaltă din nordul Siberiei de Est și Yakutia.
Genul pin (Pinus)... Aproximativ 100 de specii, distribuite în regiunile temperate ale emisferei nordice, formează păduri de munte în subtropicale, mai multe specii cresc în munții regiunilor tropicale. Aceștia sunt copaci mari sau mici, cu ramuri spiralate. Lăstarii alungiți sunt acoperiți cu frunze solzoase scarioase, în axilele cărora se formează lăstari scurtați cu frunze dispuse în ciorchini de câte 2-5. Conurile femele se coc timp de 2-3 ani.
Există 15 specii în flora fostei URSS. Pinul silvestru (P. sylvestris) este larg răspândit în Rusia europeană, Siberia, ajunge la Marea Okhotsk; în Europa de Vest – de la Peninsula Scandinavă până la Pirinei și Balcani. Formează adesea păduri pe soluri nisipoase și argilo-nisipoase. De asemenea, crește pe mlaștini de sphagnum (forme pitice), iar în sud - pe versanții calcaroși și de cretă. Lemnul este utilizat pe scară largă ca lemn de construcții și ornamental. Din trunchiuri se extrage rășina, din care, în timpul distilării, se obține rășină de navă, colofoniu, terebentină. Acele conțin mult acid ascorbic (vitamina C). Lăstarii tineri sunt folosiți pentru fabricarea medicamentelor, polenul este folosit în medicină ca înlocuitor pentru sporii limfatici. Pin siberian, sau siberian pin cedru(P. sibirica), numit incorect „cedru” în viața de zi cu zi, este un copac cu tulpină mare răspândit în toată Siberia și Mongolia, formând păduri dese - cedri. Acele sunt situate pe lăstarii scurtați în mănunchiuri de cinci. Conurile femele sunt erecte, semințele se coc toamna, în al doilea an după polenizare. Când sunt coapte, conurile nu se deschid. Seminte fara aripi, spermodermul este dur. În viața de zi cu zi, semințele sunt numite „nuci de pin”, sunt folosite pentru hrană și pentru obținerea uleiului. Oferă lemn valoros, terebentina și colofonia sunt obținute din rășină. Spiriduşul de cedru (P. pumila) este un arbust târâtor sau un copac mic. Crește în Siberia de Est, Insulele Kuril, Japonia. Formează desișuri mari unde se așează animalele de vânat - veverițe și sabeli. Semințele sunt comestibile. Pinul Pallas (P. pallasiana) formează păduri în Crimeea și Transcaucazia de Vest, precum și în Asia Mică și Balcani. Pinul Pitsunda (P. pithyusa) crește pe Capul Pitsunda, o specie relictă, enumerată în Cartea Roșie.
Familia de chiparoși - Cupressaceae.
Reunește 20 de genuri, 145 de specii. Distribuit pe toate continentele lumii. Copaci și arbuști. Frunzele sunt solzoase, mai rar asemănătoare cu ace. Lemn fara treceri de rasina. Rășina este stocată în celule speciale. Conurile masculine sunt solitare, polen fără saci de aer. Solzii de conuri feminine sunt lemnoase, piele sau suculente.
Genul de ienupăr (Juniperus)... Aproximativ 70 de specii cresc în emisfera nordică, de la Arctic la subtropicale. Mai multe specii cresc în munții zonei tropicale. Copaci mici sau arbuști. Frunzele sunt asemănătoare cu ace sau solzoase. Solzii conurilor feminine sunt cărnoase, suculente, cresc împreună, formând o boabă de con care se coace timp de doi ani. Lemnul este folosit într-o varietate de scopuri.
Există 21 de specii în flora fostei URSS. Ienupărul comun (J. communis) crește în subarbustul pădurilor de molid și pin. Frunze de ace, trei în spirală. Foarte durabil, trăiește până la 2 mii de ani.
Ienupărul roșu (J. oxycedrus) și ienupărul înalt (J. excelsa) cresc în Crimeea. În munții Asiei Centrale, ienupărul Zeravshan (J. seravschanica), ienupărul emisferic (J. semiglobosa) și alții sub denumirea locală generală „ienupăr” formează păduri - ienupări.
Clasa opresivă - Gnetopsida.
Gimnospermele opresive se deosebesc de alte gimnosperme prin prezența vaselor în lemnul secundar și a tegumentelor din jurul micro- și megasporofilelor, o reducere puternică a gametofitelor feminine și masculine, un proces sexual care amintește oarecum de dubla fertilizare a angiospermelor. Există un ovul, embrionul are două cotiledoane. Nu există pasaje de rășină în lemn. Clasa Opresivă este împărțită în trei ordine: Efedric, Opresiv, Velvichy.
Comanda Ephedra - Ephedrales.
Ordinul include o familie și un gen - Ephedra, inclusiv 40 de specii comune în Marea Mediterană, Europa și Asia Centrală, India, China, Nord și America de Sud... Cel mai adesea aceștia sunt locuitori din deșerturi, semi-deserturi, versanți stâncoși. Copaci mici, dar mai des arbuști sau viță de vie, ajungând la 5 - 8 m înălțime. Frunzele sunt mici, de obicei solzoase, căderea timpurie. Ramurile sunt nervurate, verzi, îndeplinesc funcția de fotosinteză. Plantele sunt dioice. Conurile de sex masculin sunt situate în nodurile tulpinii de 3 - 4 sau mai mult. Conul masculin este format dintr-o coloană, la vârful căreia există de la două până la opt microsporangii cu două până la patru celule.
Două până la patru conuri feminine sunt, de asemenea, localizate în noduri. Conul feminin este format dintr-un singur ovul, înconjurat de un înveliș gros. Polenul este purtat de vânt, uneori de insecte. Când semințele se coc, învelișul exterior al conului feminin devine adesea lignificat, iar frunzele de acoperire sub formă de solzi devin suculente și capătă o culoare strălucitoare.
Există 10 specii în flora fostei URSS. Ephedra bicolor (E. distachya) este răspândită în sud-estul Rusiei europene, Siberia, Asia Centrală. Un arbust mic de până la 40 cm înălțime. Ramurile efedrei conțin alcaloidul efedrina, care este folosit ca medicament.
Clasificare.
Angiospermele au fost mult timp împărțite în două clase: Dicotytedoneae și Monocotyledoneae. Iată cele mai importante și mai evidente semne ale diferenței dintre aceste clase.
Dicotiledonate
o Embrionul are doi cotiledoane.
o Rădăcina embrionară crește într-o rădăcină principală purtând rădăcini laterale; rădăcinile sunt capabile de îngroșare secundară; sistemul radicular are adesea o formă pivotantă.
o Tulpina se îngroașă pe măsură ce planta crește, deoarece fasciculele conductoare sunt deschise; pe secțiunea transversală a tijei, acestea sunt situate într-un cerc sau există un singur cilindru conductor secundar.
o Frunzele sunt simple și complexe, cu nervuri reticulate.
o Numărul de membri ai componentelor florii este multiplu de 5, mai rar 4.
Monocotiledone
o Embrion cu un cotiledon.
o Rădăcina embrionară moare mai mult sau mai puțin devreme, în locul rădăcinii principale se formează rădăcini adventive; rădăcinile sunt incapabile de îngroșare secundară, sistemul radicular este adesea fibros.
o Tulpina nu se îngroașă, fasciculele vasculare sunt închise, pe secțiunea transversală a tulpinii sunt dispuse, parcă, aleatoriu.
o Frunzele sunt simple, cu nervuri paralele sau arcuite.
o Numărul de membri ai componentelor florii este multiplu de 3.
Trebuie remarcat faptul că, în cadrul dicotiledoneelor și monocotiledonelor, sunt cunoscute abateri de la aceste caractere. Deci, unele dicotiledonate au un singur cotiledon (genul chistyak), nervura arcuită a frunzei (genul pătlagină), în timp ce monocotiledonele au o îngroșare a tulpinii (genul yucca, dracaena), etc. Prin urmare, aceste caractere sunt de importanță relativă și pentru determinarea plantele care aparțin unei anumite clase nu pot fi bazate pe o singură caracteristică din lista de mai sus, ci trebuie luat întregul set al acestora.
Clasa Dicotyledons - Dicotyledoneae.
Numărul total de specii este de peste 200 de mii (300 de familii). Multe dintre ele au o importanță practică primordială sau sunt de interes teoretic.
Clasa Monocotiledone - Monocotyledoneae.
Numărul total de specii este de aproximativ 64 mii (2,6 mii genuri, 85 - 90 familii). Principalele forme de viață sunt în principal ierburi (una, două, perene), mai rar arbori, arbuști, viță de vie. Distribuit pe toate continentele lumii. Monocotiledonele reprezintă o serie evolutivă complet naturală, în care ordinele și familiile individuale au specializare similară și sunt interconectate prin forme de tranziție. Pe lângă diferențele menționate mai sus dintre monocotiledonate și dicotiledonate, pot fi denumite multe caracteristici suplimentare: flozma în monocotiledone nu are parenchim libian și constă numai din tuburi de sită și celule însoțitoare; linia de delimitare din fascicul conductor dintre xilem și floem este arcuită - xilemul se îndoaie în jurul floemului; aranjamentul frunzelor este pe două rânduri; produse de rezervă și produse metabolice ( Uleiuri esentiale, taninuri, alcaloizi, glicozide etc.) sunt mai puțin diverse, moleculele lor au o structură mai simplă.
Printre monocotiledonate - geofite sunt multe plante foarte specializate, care suportă condiții nefavorabile de viață sub formă de rizomi, bulbi, tuberculi, cormi scufundați în pământ; helofite care trăiesc în mlaștini și soluri foarte umezite; xerofite, care sunt adaptate condițiilor aride; efemere, care au un ciclu de viață scurt care se încheie înainte de o perioadă lungă de secetă.