Адаптации семенных растений к жизни на суше. Список адаптаций семенных растений.

Пустыня – это крайне засушливая область, где нет растительности или она очень скудная. Приблизительно 1/4 суши планеты Земля — это пустыни.

Они встречаются между тропиками и 48 северной и южной широты, занимая огромные площади Африки, Азии, Австралии и Америки. Почти полностью покрыт песчаными и каменистыми пустынями Аравийский полуостров.

Эта природная зона также охватывает большие территории Средней Азии.

Для пустынь характерно:

• небольшое количество осадков (не более 200-300 мм в год). Относительная влажность воздуха в летние месяцы может падать до 10%;
• температура воздуха днем нередко поднимается до +45° С, почва при это может прогреваться до +70° С;
• резкие суточные перепады температур, т.е. жаркий день сменяется холодной ночью. Например, в Сахаре температура за несколько часов может упасть с +37° С до -1° С.  Для пустынных зон умеренных широт характерны еще и сильные перепады температуры в течение года: после долгого жаркого лета наступает холодная зима;
• большинство почв засушливых областей малоплодородные и слаборазвитые. Они более или менее засолены, содержат вредные легко растворимые соли.

Какие же растения могут жить в пустыне при постоянной нехватке влаги и высокой температуре? Как им удалось адаптироваться к столь непростым условиям? Ответы на эти вопросы вы узнаете из этой статьи.

Адаптация растений пустыни

Приспособления к засухе

Ни один организм не может существовать без воды, поскольку вода – основа жизни. Растениям пустыни очень трудно получать ее в достаточном количестве.

Чтобы выжить в таких экстремальных экосистемах, растения научились приспосабливаться. Одно из наиболее известных приспособлений – это суккулентность, а самые известные представители суккулентов – кактусы.

Они делают все, чтобы сохранить воду и избежать испарения.

Вот некоторые варианты приспособлений растений к засушливым условиям:

1. корни либо глубоко уходят в землю в поисках грунтовых вод, либо собирают ее разветвленной поверхностной корневой системой в периоды дождей;
2. колючие шипы – это модифицированные листья, они предотвращают потерю растением влаги;
3. мясистые стебли накапливают большую часть воды, получаемую из почвы, а наружный клеточный слой (эпидермис) вместе с покрывающей его прозрачной кутикулой (слоем жироподобного вещества) помогают избежать потери влаги;
4. суккуленты приспособлены к тому, чтобы поглощать воду не только из земли, но и из воздуха  – они активно усваивают влагу из ночных туманов и рос.

Растения сухих местообитаний, которые способны переносить значительный недостаток влаги, называют ксерофитами.

Наряду с ксерофитами, в пустынях встречаются эфемеры и эфемероиды.

Эфемеры – это травянистые однолетники с максимально коротким жизненным циклом. Они быстро вырастают и дают семена, жизнеспособность которых длится до 7 лет (бурачок пустынный,  мак павлиний, рогоглавник серповидный и др.).

У эфемероидов (амариллисовые, тюльпаны и др.) в летний период отмирают наземные части и остаются лишь клубни и луковицы.

Гименокаллис (лилия-паук или пустынная лилия) (семейство Амариллисовые)

Есть и такие растения, которые в течение многих лет могут находиться в состоянии «латентной (скрытой) жизни».

Адаптация к жарким условиям

Помимо пересыхания, угрозу жизни растениям несет тепловое излучение, исходящее от солнца.

Чтобы избежать теплового облучения, пустынные животные могут, например, закопаться в грунт или отыскать более или менее тенистое место. Растения, разумеется, лишены такой возможности, но они использую другие стратегии. Для защиты от тепловых повреждений они:

1. имеют светлую окраску поверхности, отражающую инсо­ляцию. Например, пустынный астрагал отличается сероватой окраской листьев и войлочным пушком.

1. обзавелись «зонтиками», состоящими из волосков и колючек. Так, в американских пустынях кактусы затеняют свое мясистое тело защитным слоем волосков и колючек. Например, колючки Склерокактус папиракантус (Sclerocactus papyracanthus) достигают длины 5 см. Они частично уплощены и мягко сгибаются книзу наподобие бумаги, покрывая тенью до двух третей растения.

1. складывают и скручивают листья или поворачивают их узкой стороной к солнцу, избегая таким образом воздействия солнечных лучей. Акации (Mimosaceae) и другие бобовые (Fabaceae) засушливых областей могут опускать свои перистые листочки вниз. Такие движения обусловлены изменениями давления клеточного сока в специальных устройствах у основания пластинчатых листочков. Они функционируют аналогично шарнирам машины с гидравлическим приводом.

Кроме того, в процессе эволюции у некоторых представителей пустынной флоры сформировалась способность переносить высокие температуры – так называемая жароустойчивость (жаровыносливость). Если  обычные нежаростойкие растения (мезофиты) выдерживают кратковременное нагревание солнечными лучами до 40-47° С, то многие кактусы переносят повышение температуры до 50-65°С.

Кактусы – самые жароустойчивые растения на Земле.

Жароустойчивость суккулентов во многом определяется вязкостью цитоплазмы и пониженным обменом веществ.

Еще одна особенность некоторых растений пустыни – это короткий вегетационный цикл. Рост и развитие некоторых растений происходит ранней весной, а летнюю жару они переживают в состоянии семян или подземных побегов.

Общая характеристика пустынных растений

В целом, для пустынной растительности характерно:

• разреженное произрастание;
• бедный видовой состав.

В пустынях умеренных поясов преобладают растения склерофильного типа, такие как солянка, полынь, саксаул, джузгун, эфедра и др.

Для субтропических и тропических внутриматериковых пустынь Африки и Аравии типичны ксерофильные кустарники, многолетние травы и суккуленты.

Богаче флора субтропических пустынь Северной Америки и Австралии  — здесь почти нет участков, лишенных растительности. По глинистым понижениям между грядами песков произрастают эвкалипты и низкорослая акация. Для галечно-щебнистой пустыни обычны лебеда, прутняк и др.

В России пустыни представлены небольшим участком в юго-восточной части страны в Прикаспийской низменности. Здесь господствуют сухолюбивые полукустарники и кустарники.

На глинистых почвах доминируют полыни, прутняк, кустарничковая эфедра. Весной многочисленны эфемероиды (тюльпаны, птицемлечники, луковичный мятлик) и эфемеры (бурачок пустынный, клоповник пронзеннолистный и др.).

На барханных песках преобладает тамарикс, джузгун, донник, кумарчик и др.

В зоне арктических пустынь растительные покровы занимают лишь 5 – 10% их территории. Здесь в основном наблюдаются лишайники и мхи.

Представители флоры пустыни: фото и описание

Познакомимся с некоторыми типичными представителями пустынной флоры поближе.

Солянка

Известно много видов солянки, и основная их часть является однолетними травами. Древесные виды – это в основном мелкие (0,5 м), средние (1-1,5 м), крупные кустарники (1,5-3 м) и мелкие деревья (до 3-5 м высотой). Самые крупные виды солянки – это солянка Рихтера и солянка Палецкого.

Солянка Рихтера

Верблюжья колючка

Растение пустыни верблюжья колючка (джантак или янтак) – это многолетний кустарник семейства Бобовые.

Растение переносит жару благодаря своим корням, которые достигают уровня глубоко залегающих грунтовых вод. Если же эти водные артерии перемещаются, верблюжья колючка погибает.

Сагуаро

Самым впечатляющим представителем пустынной флоры является гигантский кактус сагуаро, который может достигать в длину 15-18 м.

В период короткого, но очень интенсивного цветения на верхушке стебля сагуаро распускается более сотни цветов.

Белая полынь

Белая полынь (кандым) – среднего и крупного размера кусты и маленькие деревья высотой до 5 м, обычно многоствольные.

При засыпании песком образуют придаточные корни. Укореняясь таким образом, они закрепляют песок, вокруг куста собирается все больше песка и образуется бугор, скелет которого состоит из кандыма. Высота таких кустов-бугров может достигать 5 м. Растет быстро, особенно в ширину, занимая большие площади.

Алоэ

Алоэ – растения семейства Асфоделовых родом из Африки, где они вырастают высокими деревьями с искривленным стволом.

Растение хранит воду в своих толстых, вощеных листьях. На 94% листья алоэ состоят из воды.

Песчаная акация

Это дерево или большой куст высотой до 5-8 м встречается в песчаных пустынях.

Красивое, но и невероятно колючее растение с серебристыми листьями. Растет в незакрепленных песках, образует небольшие рощицы. Имеет как стержневые, так и поверхностные горизонтальные корни, далеко отходящие от дерева и хорошо укрепляющие песок.

Соляноколосник (карабарак)

Это куст высотой до 2-2,5 м. Растет в сильно засоленных местах, солончаках. Среди древесных растений по солеустойчивости занимает первое место. Если его пересадить в незасоленное место, из-за нехватки солей в почве он погибнет.

Тамарикс (гребенщик)

Известно много видов тамарикса. Обычно это высокие кусты до 3 м, иногда встречаются и деревья до 8 м.  Разные виды растут по пустыням, образуя как чистые, так и смешанные заросли. Так, по пескам растет гребенщик Андросова, по краям солончаков и в сильнозасоленных местах растут гребенщики рыхлые и щетинистые, по малозасоленным местам – гребенщик ветвистый.

Тамариксы встречаются одиночными деревьями, иногда могут образовывать густые заросли. Обычно растут в местах с близким расположением грунтовых вод.

Чингиль (чемыш)

Очень колючие кусты высотой до 3 м, образуют густые заросли. Хорошо растут при близком расположении грунтовых вод.

Чингиль очень красив во время цветения. Цветы розовые, фиолетовые, белые. Очень хороший медонос.

Эфедра шишконосная

Это хвойный многоствольный кустарник высотой до 2 м; сильноветвистый, с серой корой.  Молодые ветки зеленые и имеют супротивные листочки до 2 мм. Растение вечнозеленое.

Эфедра хорошо приспособлена к засухе, высоким летним температурам и нетребовательна к почвам.

Саксаул

Саксаул – одно из немногих деревьев, которое может расти в пустынях. Существует несколько разновидностей этого растения, но наиболее известны саксаул черный и саксаул белый.

Саксаул белый

Черный саксаул может достигать высоты 10-12 м, белый обычно не вырастает выше 3-4 м.

Саксуал – очень засухоустойчивое и жароустойчивое растение пустыни, хорошо приспособленное к произрастанию на бугристых и грядовых песках с глубокими грунтовыми водами.

Топ-10 Поразительно приспособившихся растений и животных

Цитируя великого Яна Малькома (Ian Malcolm), стоит отметить, что «жизнь всегда найдёт способ».

Природа полна примеров эволюции, обеспечивающей механизм выживания для флоры и фауны, населяющей Землю.

Ниже представлены десять животных и растений, которые в ходе эволюции выработали специфические характеристики или способности, которые позволяют им выживать или даже процветать в своей среде обитания.

10. Газель-доркас (Dorcas Gazelle)

Из-за того, что она эндемична Ближнему Востоку и Северной Африке, газели-доркас пришлось выработать в ходе эволюции ряд черт, которые позволили бы ей выжить, почти при полном отсутствии питьевой воды. Во-первых, они могут всю свою жизнь обходиться без питьевой воды, выживая только благодаря жидкости, которую они получают, употребляя в пищу растения. Помимо этого, когда жидкость практически невозможно найти газели-доркас могут экономить воду посредством концентрирования своей мочевой кислоты, выводя её из организма в виде гранул, а не жидкости. В такие периоды они также значительно снижают количество жидкости в своём помёте.

9. Клесты (Crossbills)

Клесты включают в себя целый ряд видов воробьинообразных, которые приспособились к тому чтобы с большой эффективностью употреблять главный продукт в своём меню — сосновые шишки. Из-за того, что до семян внутри колючих шишек очень трудно добраться обычным клювом, клесты выработали клюв, концы которого пересекаются, что позволяет им быстро раскрывать чешуйки сосновых шишек и добираться до семян.У них также очень сильные языки, которые могут просунуться между чешуйками сосновой шишки, раскрытыми клювом, и достать семечки. Они также питаются насекомыми и фруктами, но их клювы специфически развивались для того, чтобы они могли питаться сосновыми шишками, которые гораздо более доступны.

8. Бамбук

Это особенное растение, как и небольшое количество других видов растений, выработало специфическое расписание для посева своих семян. Бамбук не цветёт и не вырабатывает семена в течение долгих лет, затем огромное количество семян разом выпускается и распространяется. На материковой части Китая считается, что бамбук цветёт лишь один раз в каждые 120 лет, покрывая землю семенами как одеялом. Ученые выдвинули ряд теорий относительно того, почему у бамбука развилась именно эта способность, и одна из самых правдоподобных гипотез состоит в том, что растения так поступают, чтобы животные, питающиеся их семенами, не смогли съесть все семена. Единственным недостатком такой системы является то, что взрослые растения зачастую погибают, если вокруг них начинает расти огромное количество молодых побегов.

7. Панамская золотая лягушка (Panamanian Golden Frog)

Доведённая почти до полного исчезновения из-за потери среды обитания панамская золотая лягушка живёт исключительно в тропических лесах Панамы, в основном рядом с быстротекущими реками и водопадами. Из-за большого шума в их естественной среде обитания они выработали способность, которая встречается очень редко в царстве животных: они используют семафор. Рудиментарная форма языка жестов, коей является семафор, используется лягушками для передачи основных сообщений, таких как желание спариться или предупреждение о приближении естественных врагов. Самцы этих лягушек также издают свистящие звуки, несмотря на то, что эти звуки практически бесполезны из-за того, что у этого вида лягушек нет барабанных перепонок.

6. Phallostethus Cuulong

Фотография: L.X. TranНайденный совсем недавно, в 2009 году, если быть точными, вид рыб под названием Phallostethus cuulong является одним из очень немногих видов рыб, у которых оплодотворение яиц происходит в теле самки. Для того чтобы облегчить этот процесс, самцы выработали пенис, который расположен у них на голове. На его конце находится крючок, похожий на пилу, которым самцы прикрепляются к самкам в процессе спаривания. Чтобы не отстать от самцов, самки развили свои репродуктивные органы во рту, в задней части горла. Крючок, которым пользуются самцы, очень полезен, так как он значительно увеличивает шансы успешного оплодотворения.

5. Бородач (Lammergeier)

Название этого вида переводится с немецкого языка как «ястреб, охотящийся на ягнят», что вполне уместно принимая во внимание мифы и легенды о свирепости, с которой они охотятся на мелких животных, и даже на детей (хотя это, скорее всего, вымысел). Одна счастливая, или наоборот, несчастная птица, в зависимости от того нравятся ли вам древнегреческие пьесы, поспособствовала смерти Эсхила (Aeschylus). Одним из главных источников их питания является костный мозг — пища, которую невероятно трудно добыть. Для того чтобы достать драгоценную пищу из костей трупов бородачи кидают кости с высоты приблизительно 80 метров, в надежде, что они ударятся о камни и разобьются.

4. Marcgravia Evenia

«Marcgravia evenia» — это цветущее вьющееся растение, которое в основном встречается в кубинских тропических лесах, и опыляют его, по большей части, летучие мыши. Из-за того, что летучие мыши плохо видят на больших расстояниях, это растение выработало специфическую особенность, которая помогает ей выделяться для своих опылителей. Листья в форме блюдца, которые растут над цветущей частью растения, служат в качестве своего рода рефлекторов радиолокационных антенн для эхолокации летучих мышей, что позволяет летучим мышам найти их гораздо быстрее. Из-за редкости этого растения, а также из-за того, что отдельные растения разбросаны по большой территории, любое сокращение времени, необходимого летучим мышам на поиск растения, очень благоприятно для него. Ученые использовали листья с лозы этого растения, чтобы проверить летучих мышей и их возможности нахождения спрятанной пищи и обнаружили, что листья сокращали время поиска на 50 процентов. Для сравнения, обычный лист уменьшал это время лишь на 6 процентов.

3. Саламандра пятнистая (Spotted Salamander)

Относительно широко распространённое и непритязательное животное, пятнистая саламандра обладает одной из самых уникальных характеристик в мире животных: это первое известное науке позвоночное, которое может использовать фотосинтез. На протяжении многих лет учёные полагали, что водоросли, которые состоят в симбиотических отношениях с зародышами пятнистой саламандры, были ответственными за хлорофилл, который был обнаружен в телах ящериц. Тем не менее, канадские исследователи недавно обнаружили, что пигменты, необходимые для фотосинтеза, на самом деле были внутри клеток пятнистой саламандры. Более того, они обнаружили, что у эмбрионов, которые взаимодействовали с водорослями, было гораздо больше шансов выжить, и росли они гораздо быстрее.

2. Слива Казуара (Cassowary Plum)

Эндемичная Новой Гвинее и австралийским тропикам северного Квинсленда (North Queensland) слива казуара является небольшим деревцем, на котором растёт очень токсичный фрукт, который опасен почти для всех животных, включая людей. Есть лишь одно существо, способное употреблять в пищу сливы казуара, и вы уже, наверное, догадались по названию растения, что этим существом является казуар, большая нелетающая птица. Как и в случае большинства фруктов, семена фрукта заключены в мясистую мякоть и они проходят через пищеварительную систему казуаров без проблем благодаря тому, что пищеварительная система этих птиц очень короткая и быстро переваривает пищу. Кроме того, ферменты, содержащиеся в кишечнике этой птицы, нейтрализуют токсичность семян. Есть ещё один маленький грызун, который может употреблять фрукты сливы казуара, но он также съедает и семена, что не помогает распространению растения. К сожалению, на данный момент сам казуар и слива казуара находятся на грани исчезновения. Их может в скором времени не стать, если не будут приняты соответствующие меры по охране их среды обитания.

1. Комар лондонского метрополитена (London Underground Mosquito)

Система метрополитена под Лондоном является рассадником совершенно нового типа комаров, который ответвился от своих наземных родственников в процессе, занявшем лишь сто лет (намного меньше, чем тысячи лет, которые обычно занимает процесс эволюции). Во время строительства метро комары, теперь известные как «Culex Pipiens molestus», попали в тоннели и начали постепенно превращаться в отдельный вид.

Во-первых, изначальная версия этого комара питалась исключительно кровью птиц, но этот новый вид кормится также не брезгует грызунами и людьми. Кроме того, они изменили свой процесс размножения, чтобы лучше приспособиться к новой среде обитания.

Обычным комарам нужно сначала напиться крови, чтобы отложить яйца, а комары лондонского метрополитена сначала откладывают яйца, так как там сложно найти еду. И наконец, что хуже всего для людей, они активны круглый год, в отличие от большинства видов комаров, которые впадают в спячку в зимний период.

К счастью, они не могут скрещиваться со своими предками с поверхности, поэтому они в основном остаются в системе метрополитена.

Поддержи Бугага.ру и поделись этим постом с друзьями! Спасибо! 🙂   Дорогой друг, рекомендуем войти на сайт под своим логином, либо авторизоваться через свою соцсеть.Авторизация займет буквально два клика, и затем вы получите много возможностей на сайте, кроме того случится магия с уменьшением количества рекламы. Попробуйте, вам понравится! Авторизоваться через: Оставить комментарий

Приспособления растений к распространению семян и плодов

Растения – это живые организмы, обитающие на Земле. Они играют важную роль, и не одну: поглощают углекислый газ, нормализуют биобаланс природы, питают почву и других обитателей планеты.

Как и для любого живого существа, важным для растения является размножение.

Но «детей» нужно распределить подальше от «матери», чтобы молодая поросль хорошо развивалась, не было конкуренции за ресурсы (всем хватало света, воды и т. д.).

Кроме того, чем эффективней происходит распространение, тем больше пространства захватывает растение, получает новые места обитания, что способствует появлению новых его видов.

Необходимость расселения

Растительные организмы, в отличие от животных, не могут менять ареал, перемещаться с места на место для освоения новых территорий – они, как правило, прикреплены к почве. Но в процессе эволюции у них выработались приспособления для распространения – зачатки, то есть диаспоры. У высших растений это споры, цветковых – семена и плоды, голосеменных – семена.

Сам процесс называется диссеминация (от латинского disseminare, что переводится как «распространять» или «рассеивать»). Она необходима для:

• сохранения вида растения;
• расширения среды обитания;
• предотвращения скрещивания близких «родственников», что приведет к вырождению;
• пережидания экстремальных условий в состоянии покоя;
• поддержания фитоценоза – постоянного состава растительного сообщества.

Способы распространения

Существует два варианта диссеминации, которая происходит во времени и пространстве.

Автохория

Так называется распространение плодов и семян, происходящее само собой. Автохория делится на три формы:

• барохория – созревшие тяжелые диаспоры падают на землю под собственным весом. Это свойственно пальмам, сорнякам, сложноцветным с тяжелыми семенами и плодами;
• геокарпия – завязи (плоды), к примеру, арахиса и некоторых разновидностей фиалок, зарываются глубоко в почву, а потом развиваются;
• автомеханохория – созревшие семена разбрасываются произвольно. Это происходит при внешнем воздействии или без такового.

О последнем способе – саморазбрасывании, стоит рассказать отдельно. Происходит это так. Высохший стручок боба (гороха, фасоли) закручивается, растрескивается по шву и плоды разлетаются.

Существуют также растения – недотрога, бешеный огурец, карагана. К примеру, когда плоды бешеных огурцов созревают, в них образуется липка слизь, оказывающая сильное давление на коробочку, в которой она находится. При прикосновении или падении оболочка плода лопается, взрывается, а слизь с семенами буквально «выстреливается» во все стороны.

Автомеханохория считается самой неэффективной для распространения, ведь семена отлетают не слишком далеко от «материнского растения.

Аллохория

В этом случае растения используют для расселения внешние факторы: человека и животных, ветер, воду.

Зоохория (распространение плодов и семян животными), в свою очередь, подразделяется на такие варианты:

• эндозоохория. Звери и птицы поедают сочные плоды ягод, последние, благодаря твердой оболочке, без повреждений проходят через органы пищеварения и выходят наружу с продуктами жизнедеятельности;
• эпизоохория. Семена, оснащенные специальными приспособлениями в виде колючек, клейких веществ, крючков и т. п. прикрепляются к лапам, коже, шерсти, перьям. Так фауна (не будем забывать и о насекомых) пассивно участвует в разнесении флоры по довольно обширной территории;
• синзоохория. Белки, мыши, сойки и др., запасая пищу, растаскивают пригодные в пищу плоды, делают запасы и часто о них забывают. Кстати, благодаря этому на пожарищах и вырубках восстанавливаются леса.

Антропохория – участие в расселении растений человека. Люди во все времена вели активную хозяйственную деятельность и были довольно мобильными, что положительно повлияло и на развитие растительного мира. Механизмы такого распространения:

• агестохория. Делится на преднамеренную – специальный завоз культур на другие континенты (картофеля и пр. из Америки) и непреднамеренную – случайное перемещение семян с другими грузами (так из Сибири коноплеволистная крапива в шерсти попала в Европу);
• спейрохория. Яркий пример – сорные растения высеваются вместе с полезными культурами благодаря их внешней похожести;
• эргазиохория. Диаспоры распространяются сельскохозяйственной техникой и орудиями в ходе обработки угодий.

Следует отметить, что животные и человек – это самые эффективные «приспособления» для расселения растений.

Анемохория – разнос семян ветром. Этот способ самый частый, но не самый лучший. Им пользуются растения с легкими семенами, подразделяющимися на три группы:

• парящими. Они обладают малым весом и размером – могут даже иметь вид пыли, имеют обеспечивающие долгий полет не мокнущие парашютики, хохолки, волоски;
• планирующими. Они снабжены крылатками – выростами, способствующими полету по снижающейся траектории;
• напоминающими дирижабль (клевер земляничный).

Плоды и семена могут лететь по воздуху, перемещаться ветром по поверхности снега или почвы. В степях и полупустынях, к примеру, растут кусты «перекати-поле». К моменту созревания семян стебли образуют шар, который открывается от земли и скачет по полям, разбрасывая плоды на весьма большие расстояния.

Гидрохория – распространение водой (реками, морскими течениями, ручьями). Семена таких растений покрыты густым ворсом или воском, благодаря чему не смачиваются. Отличные плавающие свойства им предают слизистые чехлы и воздухоносные полости.

Таким способом пользуются растения, расположившиеся вдоль берегов водных объектов или непосредственно в них: рдест, кувшинка, ежеголовник. К ним относится кокосовая пальма: мякоть кокоса волокнистая, содержит большой объем воздуха, поэтому орех не тонет и может успешно доплыть до другого острова.

Природа очень рационально распоряжается своими активами, позволяя всем живым организмам успешно взаимодействовать друг с другом, эволюционировать и, благодаря, этому выживать.

10.4.3. Размножение семенных растений



У всех зелёных растений, обитающих на суше, и у высших водорослей наблюдается чередование поколений, при котором гаметофит чередуется со спорофитом. Наиболее совершенными органами размножения среди растений обладают покрытосеменные. В процессе адаптации к жизни на суше они развили семена и плоды, обеспечивающие питание и защиту зародышам. Мужские гаметы, заключённые в пыльце, переносятся на женские органы (опыление), после чего прорастает пыльцевая трубка.

1

Рисунок 10.4.3.1.Цветковые растения обладают уникальной системой размножения

Эволюция наделила покрытосеменные растения специализированным органом размножения – цветком, размещённом на цветоложе. Цветки могут объединяться в группы – соцветия: щитки, колоски, зонтики и другие.

Наиболее сложными соцветиями считаются корзинки сложноцветных; нередко они объединяют в себе несколько типов простых цветков.

По-видимому, крупные соцветия больше привлекают насекомых, нежели небольшие одиночные цветки.

2

Рисунок 10.4.3.2.Типы соцветий

Снаружи цветок окружён чашелистиками и лепестками.

У двудольных растений они различаются по строению: внешние чашелистики (чашечка) служат, в основном, для защиты цветка, а расположенный внутри них венчик из лепестков привлекает внимание насекомых.

У растений, опыляемых ветром, венчик мелкий и зеленоватый, а иногда отсутствует вовсе. И чашечка, и венчик могут состоять из отдельных лепестков, а могут – из сросшихся (хотя бы частично) в трубочку.

3

Рисунок 10.4.3.3.Строение цветка

Мужской половой орган цветка – андроцей – состоит из тычинок. Каждая тычинка составлена из заключённых в пыльник четырёх пыльцевых мешков, в которых образуется пыльца, и тычиночной нити, по которой подводятся питательные вещества и вода. Женский половой орган – гинецей (пестик).

Он состоит из рыльца, на которое должна попадать пыльца, выполняющего опорные функции столбика и завязи, содержащей один или несколько семязачатков. В семязачатках развиваются зародышевые мешки, которые после оплодотворения превращаются в семена.

Кроме того, в состав цветков, опыляемых насекомыми, входят нектарники, которые выделяют сахаристый нектар.

Тычинки и пестик могут развиваться как в одном гермафродитном цветке, так и в разных цветках. В последнем случае мужские и женские особи могут развиваться на одной особи (однодомные растения), либо на разных (двудомные растения).

Пыльцевые зёрна зреют в пыльцевых мешках. У каждого зерна образуется толстая стенка, поверхность которой покрыта рельефными узорами, специфичными для данного вида. Материал, составляющий стенку, очень устойчив, благодаря чему пыльца может сохраняться в неизменности миллионы лет. По мере созревания стенки пыльника ссыхаются и растрескиваются, и пыльца вываливается наружу.

В процессе опыления пыльца переносится на пестики. Если пыльца переносится на другое растение, то происходит перекрёстное опыление. Оно менее надежно, чем самоопыление (особенно, в местностях, где представители данного вида существуют на больших расстояниях друг от друга), но зато способствует генетической изменчивости.

В ходе эволюции цветковые растения выработали специальные механизмы, способствующие перекрёстному опылению: дихогамию (созревание тычинок и пестиков в разное время), самонесовместимость, строение цветка. У растений, опыляемых насекомыми, цветки имеют специфический аромат, а клейкие или шероховатые пыльцевые зерна легко пристают к телу животного.

Растения, опыляемые ветром, вынуждены производить очень большое количество пыльцы.

4

Рисунок 10.4.3.4.Цветки могут опыляться при помощи ветра, насекомых и даже птиц

Попав на рыльце, пыльцевое зерно под действием ауксина и сахарозы начинает быстро прорастать вглубь. Направление роста определяется особыми веществами (хемотропизм). Ядро пыльцевого зерна делится, образуя две мужские гаметы.

С помощью пыльцевой трубки они проникают в зародышевый мешок, где одно из них сливается с женской гаметой, а второе – с двумя полярными ядрами, образуя триплоидное ядро. Семязачаток становится семенем, а завязь – плодом.

Плод называется истинным, если образован только завязью, и ложным, если в образовании плода помимо завязи участвуют и другие части цветка, например, цветоложе, венчик. В образовании сборных плодов участвуют несколько пестиков.

5

Рисунок 10.4.3.5.Слева – строение пыльника. Справа – пыльцевые зёрна под микроскопом

После многократного деления зигота превращается в многоклеточный зародыш, состоящий из первичного побега, первичного корешка и одной или двух семядолей. В семядолях запасаются питательные вещества. Триплоидное ядро многократно делится, образуя эндосперм, в котором также содержится запас питательных веществ.

По мере развития содержание воды в семени снижется до 10–15 %. Плод созревает, стенки завязи приобретают порой весьма замысловатую форму, способствуя распространению семян (колючки и крючки, летучки, крылатки). Остальная часть цветка отмирает.

Семена (вместе с плодом или без него) переносятся ветром, водой или животными в новое место, где прорастают, давая начало новому растению.

Модель 4.2. Распространение семян

Семена являются приспособлением растения к наземному образу жизни. Они имеют защитные и питательные функции, дополнительные приспособления для переноса ветром или животными. С другой стороны, производство семян стоит растению большого количества энергии и питательных веществ, а вероятность неудачи при размножении семенами больше, чем при размножении спорами.

6

Рисунок 10.4.3.6.Сочные плоды. Слева направо: яблоко, ягода (помидор), многоорешек (косточки земляники с цветоложем), костянка (персик), многокостянка (ежевика)

7

Рисунок 10.4.3.7.Сухие плоды. Слева направо: орех, боб (горох), семенная коробочка (мак), семянка (подсолнечник), зерновка (пшеница), крылатка (клён)

Усложнение строения растений. переход к наземному образу жизни. господство покрытосеменных растений

Книга для чтения по ботанике

Появление первых растительных организмов произошло в очень далекие от нас времена. Первые живые организмы были похожи на микроскопические комочки слизи. Значительно позднее у некоторых из них появилась зеленая окраска, и живые организмы стали похожи на одноклеточные водоросли.

Древние одноклеточные живые существа дали начало многоклеточным организмам. Многоклеточные организмы, как и первые одноклеточные, появились в воде. Это были разнообразные многоклеточные водоросли, развившиеся из одноклеточных.

Изучение ископаемых остатков показывает, что растительный мир Земли постоянно изменялся.

Около 400—350 миллионов лет назад большую поверхность Земли занимали водные бассейны и внешние условия благоприятствовали росту и развитию широко расселившихся разнообразных водорослей.

Поверхность материков и дно океана со временем изменялись. Поднимались новые материки, уходили под воду возникшие раньше. Колебание земной коры приводило к тому, что на месте морей возникала суша.

Переход растений к наземному образу жизни связан с пересыханием отдельных участков земной поверхности.

Отступавшая морская вода задерживалась во впадинах. Они то пересыхали, то вновь наполнялись водой. Иссушение происходило постепенно. Некоторые водоросли приспособились к обитанию в наземных условиях.

Рис. 178. Количество видов разных групп растений.

Климат в то время на земном шаре установился ровный — влажный и теплый. Начался переход растений от водного к наземному образу жизни. Условия жизни на суше вызвали усложнение строения растений. Некоторые древние многоклеточные водоросли, изменившись в своем строении, дали начало первым наземным растениям с— псилофитам, позднее полностью вымершим.

Псилофиты — это небольшие травянистые и деревянистые зеленые растения, которые росли по берегам водоемов. У них имелся разветвленный орган, похожий на стебель, покрытый щетинками.

Подземная часть стебля напоминала корневище с ризоидами. Корней у псилофитов, как и у водорослей, не было. От водорослей псилофиты отличались наличием стебля, более сложным внутренним строением.

Они размножались спорами.

От псилофитов, по-видимому, произошли мхи и папоротникообразные, достигшие расцвета около 300 миллионов лет назад.

В период господства на Земле папоротникообразных климат в течение круглого года был теплым и влажным. Условия благоприятствовали не только росту, но и размножению папоротников, плаунов и хвощей: вода, необходимая для оплодотворения яйцеклеток сперматозоидами, всегда была в изобилии.

В конце каменноугольного периода климат Земли почти повсеместно стал суше и холоднее. Гигантские древовидные папоротники, хвощи и плауны начали вымирать. Погибшие растения постепенно превращались в каменный уголь. От некоторых древних папоротникообразных произошли первые хвойные.

Доказательством происхождения голосеменных растений от древних папоротникообразных является сходство между этими растениями: у тех и других есть корень, стебель и листья. Древовидные папоротники имели большое внешнее сходство с деревьями голосеменных растений.

Первоначальными голосеменными растениями были семенные папоротники, впоследствии полностью вымершие. Семена у семенных папоротников образовывались на листьях и лежали открыто; отсюда и название «голосеменные растения».

Семенные папоротники были представлены крупными и мелкими деревьями, а также лианами. От семенных папоротников произошли голосеменные растения. А условия жизни продолжали меняться и дальше. Климат становился еще суше и холоднее.

Только на небольшой части материков он продолжал оставаться теплым и влажным.

Там, где климат становился более суровым, древние голосеменные растения постепенно вымирали. На смену им появились хорошо знакомые вам современные голосеменные — сосны, ели, пихты и другие хвойные . растения.

В условиях постепенно усиливающейся сухости воздуха и похолодания климата в конце каменноугольного периода нежные заростки папоротников при прорастании их на почве оказались в неблагоприятных условиях, поэтому многие погибали.

Сохранялись только те, которые успевали сформироваться еще на листе в местах, где они образовывались из спор.

Это привело к возникновению семени — более крупного, чем спора, зачатка, снабженного питательной тканью для развивающегося зародыша.

Первыми семенными растениями оказались голосеменные, более приспособленные к жизни в условиях сухого, прохладного климата, сменившего влажный и теплый каменноугольный период.

Приспособленность голосеменных растений к жизни на суше выразилась прежде всего в том, что процесс размножения у них перестал зависеть от наличия воды во внешней среде.

Семенные папоротники — первые голосеменные растения — оказались более приспособленными к новой среде обитания, хотя по внешнему виду они сначала были очень похожими на папоротники, жившие в теплом, влажном климате каменноугольного периода и размножавшиеся спорами.

Покрытосеменные растения появились на Земле около 130 миллионов лет назад от древних видов голосеменных. В числе первых цветковых растений можно было встретить и такие, потомки которых живут в наше время.

Рис. 179. Схема перехода растений к наземному образу жизни.

Покрытосеменные оказались самыми приспособленными растениями, потому что их семена были хорошо защищены плодами. Они широко расселились по всей Земле и стали произрастать в самых разнообразных условиях. Уже более 60 миллионов лет покрытосеменные растения господствуют на Земле.

Возникновение жизни и развитие растительного мира на Земле совсем по-другому объясняет религия.

Религиозные люди верят, что земную планету создал бог. По утверждению религий, все живое на Земле — растения и животные — тоже было создано богом 7,5 тысячи лет назад.

Научные исследования, открытия и подсчеты возраста нашей планеты показывают наивность утверждений религии. Изучение древнейших слоев земной коры, отпечатков окаменелостей ранее живших растений и животных позволило установить, что Земля образовалась около 5 миллиардов лет назад. А первые одноклеточные растения возникли около 1,5—2 миллиардов лет назад.