Общая характеристика покрытосеменных растений (цветковые — Anthophyta) (Angiospermae)

Происхождение, возраст, диагностические признаки покрыто семенных.

Покрытосеменные — это самое многочисленные растения, к которым относятся большинство живущих ныне растений. Самый молодой отдел, возраст 200−300 млн лет. В результате длительной эволюции покрытосеменные достигли чрезвычайно большого экологического морфологического разнообразия. По уровню своего развития эти растения занимают такое же место среди растений, как и млекопитающие среди животных. Эта группа растений самая загадочная.

Некоторые ученые задавали вопросы, такие как:

Загадка № 1.

Кода же покрытосеменные появились?

Возникновение этих растений относится к концу мезозойской эры, и в меловом периоде можно видеть огромное представительство этих видов растений. В середине мелового периода произошли изменения условия жизни. Эти изменения находились в процессе горообразования.

Загадка № 2.

Где возникли покрытосеменные растения (место)?

Покрытосеменные возникли на гипотетическом тропическом материке, расположенном между Америкой, Азией, Австралией и потом это материк погрузился в Тихий океан. Место возникновения покрытосеменных являются гор субтропической и умеренно теплой зоны северного полушария. Первая гипотеза пользуется популярностью.

Загадка № 3.

А кто является предками покрытосеменных? (Родоначальники) До сих пор не найден четкий ответ. Не имеют древних предков. Предками называют разные группы голосеменных:

• · семенные папоротники
• · гинковые папоротники

Эту проблему решают методом исключения. В частности хвощи и плауны вряд ли могли бы быть предками покрытосеменных.

В настоящее время распространяется гипотеза, что предками покрытосеменных считаются какие-то сходные с голосеменными (семенные папоротники). Как будто бы у этих папоротников есть семенные шишки, а на ней расположены мегаспоры и микроспоры.

Загадка № 4.

Как же они выглядели Первые покрытосеменные были древесными растениями, они имели невысокие стеблистволы, моноподиально разветвленные, боковых ветвей было немного=> из этих жизненых формирований развились более ветвящиеся деревья, как с толстыми так и тонкими веточками => появляются кустарники, полукустарники, травянистые формы (многолетние) => появляются двулетние и однолетние растения.

Благодаря большой пластичности покрытосеменных в процессе эволюции выработалось огромное разнообразие вегетативных органов (особенно листья), и многочисленные метаморфозы.

Побеги приспособляемости распространены всюду, доходя до крайних пределов существования растительности. Именно они определяют характер ландшафтов, за исключением хвойных лесов, торфяных болот и некоторых типов тундр.

Процессы размножения покрытосеменных происходят в органах цветка.

Цветок имеет плодолистик, который представляет собой мегаспорофилл, который свернулся своими краями и образовалось полость. и семязачатки оказались внутри него.

Нижняя часть плодолистика — завязь, и после созревания семян превращается в плод — орган расселения семян.

Стенку плода окружают семена. И участвует в распространении семян.

Продолжается сокращение тела гаметофита. Он стал восьмиклеточным зародышевым мешком. А так же цветки имеют двойное оплодотворение и в результате возникает => эндосперм покрытосеменных вторичный, он гибридной природы и имеет триплоидный набор хромосом.

Что такое цветок?

Цветок — представляет собой сильно укороченный, не ветвящийся, глубоко видоизмененный побег, в котором происходят следующие процессы:

• 1. микроспорогенез и мегаспорогенеез
• 2. опыление
• 3. гаметогенез
• 4. двойное оплодотворение
• 5. образование семян и плода

такой видоизмененный побег может появится из шишки, которая имела мега-, микроспоролистики, которые превратились в яркие лепестки. Мегаспоролистик изменился и превратился в завязь, а микро спорофилл — в пыльник.

Общий план строения цветка

См. лабораторное занятий

Околоцветник — защищает от температуры, высыхания, привлекает насекомых к опылению.

Андроцей — образование пыльцевых зерен.

Плодолистик — образование женского гаметофита, образование семени и плода — это функции плодолистика.

Развитие цветка, формирование частей цветка.

Цветок, как и побег формируется из почки и она называется цветочной. В отличии от вегетативной почки она более крупная, овальная, конус нарастания цветочной почки притуплен и укорочен не имеет вторичных бугорков. Он состоит из осевой части (короткой) — будущее цветоложе и первичных бугорков — зачатков частей цветка. Самые наружные (нижние) первичные бугорки со временем превратятся в простой или двойной околоцветник. Чуть позже развиваются следующие бугорки — это первичные бугорки которые превратятся в тычинки андроцея, и самые верхние первичные бугорки дифференцируются в плодолистики. На этот процесс формирования уходит много времени и простым глазом эти процессы не видны.

Строение и развитие тычинки.

Тычинка формируется из первичного бугорка, конуса нарастания, цветочной почки. Формирование пыльника опережает, то есть тычиночные нити на самом раннем развитии представляют

Затем в четырех местах соответствующих будущим гнездам, специализируются более крупные клетки, число этих клеток постепенно увеличивается. С наружной стороны у такого бугорка (пыльника) обособляется 1 слой эпидермиса. Эти клетки увеличившись постепенно превращаются в археспориальную ткань и через некоторое врем клетки археспория претерпевают деления (митоз) => микроспоры. В каждом гнезде пыльника клеток микроспор очень много => через некоторое время практически каждая микроспора должна прорости в мужской гаметофит в пыльнике. Формирование мужского гаметофита у покрытосеменных происходит быстрее чем у голосеменных.

Микроспора покрытосеменных превращается в мужской гаметофит за одно деление митозом. В результате возникает микроскопических размеров мужской гаметофит, который имеет название пыльцевое зерно. Оно имеет две клетки =>

• 1. маленькая — генеративная
• 2. более крупная — вегетативная

А снаружи эти две клетки окружены оболочкой внутри интина, и снаружи экзина. У разных растений эта экзина организована различно, могут иметь выросты, шипики, много или мало. Все разнообразие пыльцевых зерен связано с опылением,(с ее способами).

Мелкие с гладкой экзиной — это ветроопыление, крупные — со всевозможными выростами — насекомоопыление.

Параллельно развитию пыльцевого зерна идут процессы формирования и стенок пыльника В молодом пыльнике на стадии возникновения клеток архиеоспория, стенки стали дифференцированы, здесь можно выделить наружный слой — эпидермис и следующий слой — фиброзный, и под ним — тапетум

По мере формирования пыльцевых зерен на стадии микроспор стенки будут иметь хорошо выраженные эпидермис, фиброзный — не совсем выраженный и тапетум — более выражен.

По мере формирования эти клетки израсходуются на питание.

Оболочки данных клеток постепенно окружают микроспоры и чрез оболочки поглощаются мужским гаметофитом.

Когда уже формируются зрелые гаметофиты, то снаружи эпидермис клетки которых иногда мертвый.

Параллельно с развитием тычинки идет и формирование плодолистика.

Как и тычинка, плодолистик (пестик) тоже возникает из первичного бугорка цветочной почки. В середине этого бугорка появляется полость. А на внутренней стороне этой полости будут формироваться семязачатки. Женский гаметофит с семязачатком сильно редуцирован — зародышевый мешок.

В семязачатке происходит несколько стадий развития, сначала семязачаток в виде выпуклины из клетки меристемы (внутри первичного бугорка) это клетки нуцеллуса. 1 архиоспориальная клетка, проходит много времени и эта кдетка начинает делится митозом и возникает 4 мегаспоры. К этому времени нуцеллус достигает окончательных размеров и снаружи обрастает покровами с пыльцевходом, который называется микропиле. В дальнейшем только одна мегаспора прорастет в зародышевый мешок.1 мегаспора увеличивается в размерах (оболочки растягиваются) претерпивают деления митозам клетки (2) отходятк противоположным полюсам и не имеют своих оболочек, потом каждая эта клетка разделится еще раз и в результате возникает четыре клетки у каждого полюса, оставшиеся мегаспоры сдавливаются и исчезают => дифференциация этих клеток, от каждого полюса отходят по одной клетки и образуются центральные клетки, оставшиеся три специализируются на полюсе.

Клетки обращены к микропиле. Из которых (те из трех) одна становится более крупной и становится яйцеклеткой, две другие клетки мельче они являются клетками спутницами (синергиды) и противоположные три клетки одинаковые — антиподы.

На внутренней стенке завязи образуется семязачаток.

Сама стенка завязи к развитию семязачатка тоже изменяется, а именно число ее клеток увеличивается, она становится зеленой и имеет следующие ткани:

Снаружи стенка завязи покрыта наружным эпидермисом, за ним очень много слоев клеток — хлорофиллоносной паренхимы — мезафила, и внутри эпидермис.

Когда формируется завязь, то формируется столбик => рыльце, на котором выделяется сахаристая жидкость. Функции рыльца: удержание пыльцевых зерен, и способствие прорастанию пыльцевых зерен В пестике выделяются вещества способствующие прорастанию пыльцевых зерен — «скармливание». Если пыльцы мало, то прорастание слабее.

Преимущества двойного оплодотворения.

Является биологически более совершенным.

• 1. эндосперм семени формируется только тогда, когда произошло и оплодотворение и сформировалась зигота => зародыш. Экономия энергетических материалов.
• 2. эндосперм покрытосеменных гибридный, 3n, полиплоидны более сильные организмы => зародыш будет использовать больше разнокачественную пищу, то есть будет впитывать и накапливать в клетке признаки двух организмов. Выживаемость зародыша повышается.

Развитие семени и плода.

При формировании семени из семязачатка оно проходит несколько стадий — молочная спелость. Зигота с начала в покое, а затем делится на верхнюю =>нитевидная структура =>подвесок: проталкивает вторую клетку внутрь эндосперма. Под второй клеткой подразумевают собственно зародыш.

Вторая клетка делится митозом => предзародыш из клетки меристемы (шаровидный) Периферийные ядра эндосперма обособляются цитоплазмой.

Восковая спелость.

Эндосперм становится клеточным. Зародыш со стороны эндосперма клетки замедляют деление, а боковые — семядоли между ними точка роста. Под точкой роста подразумевают клетки прокамбия => стебель. А со стороны подвеска — конус нарастания корня.

Из УВ — крахмальные зерна Из аминокислот — алейроновые зерна.

Начинает опробковевать нуцеллус. Семя теряет влагу. Цитоплазма переходит из золя в гель => все вещества становятся твердыми. Изменяются и стенки плода. Околоплодник должен высвобождать семена. Семя прорастает: влажность, температура, кислород.

За счет запаса питательных веществ через бывшее микроплие поступает вода => в первую очередь делится конус нарастания корня. Далее делится точка роста => выходит на поверхность почечка. У растения есть специальное приспособление для прорастания зародыша. У злаковых калиоптиль, который прокалывает почву.

Вегетативная фаза

Формируются корни побеги, накапливается зеленая масса.

Цветение.

У спорофита начинают формироваться генеративные почки, внутри которых образуется цветок. У покрытосеменных очень мощный спорофит, он вскармливает на себе гаметофит. Долговечность семян различна.

Пути развития цветка покрытосеменных.

Существует несколько гипотез о происхождении цветка.

• 1. Стробилярная теория: рассматривает превращение стробила в цветок.
• 2. псевдантовая теория: цветок видоизменяется, редуцирующее соцветие из однополых цветков. В центре — женские, а с периферии мужские. Наиболее примитивными являются буковые и березовые.
• 3. телломная теория: телломы псилофитов срастались между собой — интеломы. Они были стерильные и фертильные. Стерильные превращаются в стебли и листья, а феритильные — спорофиллы. Процесс формирования цветка шел параллельно развитию побега.

Исходя из стробилярной теории путь к изменению цветка:

Основным условием в изменении цветка является переход от опыления ветром к опыляемым насекомым.

Увеличение вероятности опыления => экономия пыльцы => уменьшение числа тычинок и плодолистиков => укорочение цветоложа => срастание частей цветка => упорядочивание членов цветка => уменьшение цветка => яркий околоцветник. Цветок с такими признаками находится на первой ступени к опылению насекомыми. Вторая ступень приспособления — опыление конкретными видами насекомых. Появление огромного разнообразия окраски, специфическая форма околоцветника, особый нектар, эфирные масла. Это приспособление => новая форма цветковых и насекомых.

морфология растение стебль лист Таким образом можно выделить признаки.

Общепринятой системы цветковых растений нет Любая филогенная система Отдел покрытосеменные насчитывает 250 тыс. видов, которые делятся на 2 класса.