Растения в геоглогической истории Земли

Размещено на http://www.allbest.ru/

Растения в геологической истории Земли

Голосеменные растения. Переход к размножению не спорами, а семенами решил проблему оплодотворения яйцеклетки. Для этого атмосферная вода уже не требовалась. Кроме того, теперь оплодотворенная яйцеклетка образует зародыш будущего растения, снабженный запасом питательных веществ и имеющий достаточно прочную кожуру. Этот зародыш и есть семя. По сравнению с одноклеточной спорой семя значительно устойчивее к неблагоприятным условиям.

Сначала возникли голосеменные растения. Их название связано с тем, что семя формируется открыто на семенных чешуях в шишках, а не в завязи (завязь попросту отсутствует). У некоторых голосеменных семена находятся внутри сочной оболочки и ошибочно именуется ягодами. Так, нередко можно слышать о «ягодах» можжевельника.

Существует около 750 видов голосеменных. Они подразделяются на четыре класса: саговниковые, гнетовые, гинкговые и хвойные. В настоящее время известен лишь один современный вид гинкговых - это гинкго двулопастный (дерево с двулопастными листьями, достигающее высоты 30-40 м). А вот хвойных голосеменных насчитывается 560 видов. Можно сказать, что голосеменные растения - это в основном хвойные растения. Вот наиболее известные: сосна, ель, лиственница, кедр, пихта, можжевельник, кипарис, тисе, туя, араукария, секвойя. Кстати, секвойя - самое большое дерево на Земле: высота до 110 м, диаметр ствола до 10 м (растет в горах Калифорнии). Известно около 70 видов гнетовых. Это лианы, кустарники, невысокие деревья. Известны в основном лишь специалистам гнетум гнемовидный, эфедра двухколосковая, вельвичия удивительная. Вельвичия и вправду удивительна. Ствол этого карликового дерева похож на пень (более метра в поперечнике и около полуметра в высоту). Имеются всего два длинных изгибающихся кожистых листа. Они никогда не опадают и растут в течение всей жизни дерева, стелясь по песку и прихотливо извиваясь. А л-сивет вельвичия несколько сотен лет. Ее родина -каменистые пустыни Юго-Западной Африки. Еще один класс голосеменных - саговниковые: саговник, энцефаляртос, микроцинас, замия и другие. Похожи на пальмы; стволы увенчаны пучком перистых листьев. Известно около 120 видов саговниковых.

На рисунке на с. 375 ты можешь видеть некоторых представителей голосеменных растений. Здесь 1 - замия широколистная (имеет короткий ствол, похожий на бочонок, вершину которого венчают пучок перистых листьев и несколько шишек). Замия относится к классу саговниковых.

Остальные представленные на рисунке растения относятся к классу хвойных. Здесь можно видеть ветвь туи восточной с молодыми шишками (2), ветвь можжевельника с шишками (3), ветвь тисса ягодного с семенами (4), ветвь кипариса вечнозеленого с шишками (5).

Обрати внимание: ветви как можжевельника, так и тисса украшают сочные «ягоды». Конечно, это не настоящие ягоды; ведь ягоды - это плоды, развивающиеся из завязи цветковых (покрытосеменных) растений. «Ягода» можжевельника - это, по сути дела, шишка (иногда ее называют шишкоягодой), внутри которой содержится до 12 семян. «Ягода» тисса -это не шишка, а единичное семя, окруженное мясистым присемянником. Впрочем, птицам нет дела до всех этих тонкостей. Они глотают как «ягоды» можжевельника, так и «ягоды» тисса и разносят по лесу семена этих растений. Тебе однако не следует пробовать «ягоды» тисса - это растение ядовитое (содержит алкалоид таксин).

Царство растений: цветковые (покрытосеменные) растения. Цветки и соцветия

растение семена цветок

Высшие растения, называемые покрытосеменными, или цветковыми, -наиболее высокоразвитые и наиболее распространенные растения на Земле. Известно около 250 тысяч видов покрытосеменных. Это в 340 раз больше, чем у голосеменных. Именно покрытосеменные являются нашими главными кормильцами. Все важнейшие современные культурные растения: хлебные злаки, овощи, плодовые деревья, ягодники - относятся к покрытосеменным. Они образуют цветки и приносят плоды.

Названия «цветковые» и «покрытосеменные» прямо указывают на то, что у данных растений есть цветок и что семена у них как-то «покрыты». Они «покрыты» плодом. Ни цветков, ни плодов у голосеменных растений нет. Тем более их нет у папоротников и других менее развитых растений.

Цветок - орган полового размножения покрытосеменных растений. Это специализированный укороченный побег. На рисунке ты можешь видеть схематический продольный разрез цветка пролески. Внимательно рассмотри его. Главные частр! цветка - его мужской орган - тычинки (тычиночные нити и пыльники) и его женский орган - пестик (рыльце, столбик, завязь). Семязачатки (семяпочки) покрытосеменных заключены в завязи; там находятся один или несколько семязачатков. У цветка пролески, например, семязачатков много. В пыльниках образуются пыльцевые зерна (пыльца) с мужскими гаметами. Попадание пыльцы на рыльце пестика может привести к оплодотворению яйцеклетки, находящейся в семязачатке, после чего из семязачатка развивается (завязывается) семя. Сама завязь при этом превращается в плод. В результате семя оказывается внутри плода, который служит для семени защитой, а, кроме того, способствует распространению семян (сочные плоды поедают птицы и звери, сухие плоды цепляются к зверям, плоды с крылышками разносятся ветром, некоторые плоды при подсыхании лопаются и разбрасывают семена). Наличием у покрытосеменных плода как раз и объясняется название этого отдела растений: семена «покрыты» плодом.

Заметим, что цветки бывают мужскими (тычиночными), женскими (пестичными) и обоеполыми. У мужского цветка нет пестика, а у женского нет тычинок. У обоеполого цветка есть и пестик, и тычинки.

Разнополые цветки могут развиваться на одной и той же особи (на одном и том же растении); такие растения называют однодомными. Примеры однодомных растений: кукуруза, огурец, тыква, береза, дуб.

Растения, у которых женские цветки развиваются на одной особи, а мужские на другой, называют двудомными. Примеры двудомных растений: ива,тополь, осина, конопля.

Ясно, что понятия «однодомное растение» и «двудомное растение» используются только для тех растений, которые имеют разнополые цветки. Понятно также, что на месте мужского цветка плод сформироваться не может; в таком цветке нет завязи и семязачатков.

Иногда, как, например, у мака, розы, нарцисса, подснежника, цветоносный побег заканчивается одним цветком. Но значительно чаще цветков бывает несколько, и они образуют соцветия. Соцветия подразделяют на простые и сложные. Простые соцветия: кисть (черемуха, смородина), колос (подорожник), початок (женское соцветие кукурузы), щиток (груша), зонтик (вишня, лук), головка (клевер), корзинка (подсолнух, ромашка). Сложные соцветия: метелка, или сложная кисть (сирень, полынь, овес, мужское соцветие кукурузы), сложный колос (пшеница, ячмень, рожь), сложный зонтик (укроп, морковь), сложный щиток (калина, рябина, тысячелистник).

Обрати внимание: подобно тому как существуют тычиночные (мужские) и пестичные (женские) цветки, существуют также тычиночные и пестичные соцветия. У кукурузы, например, тычиночные соцветия - метелки, а пестичные - початки.

Схематически многие соцветия показаны на с. 377. Рассмотри этот рисунок и попробуй определить, чем отличается одно соцветие от другого.

Почему полезно познакомиться с классификацией растений?

Покрытосеменные растения подразделяются на два класса - класс двудольных растений (у них две семядоли) и класс однодольных растений (у них одна семядоля). Поясним: семядоли - это самые первые листочки, развивающиеся в семени.

Класс двудольных состоит из семи подклассов. Они имеют следующие названия (от тебя совсем не требуется запоминать их!): магнолииды, рану нкулиды, гамамелидиды, кариофиллиды, дилленииды, розиды, астери-ды. В каждом подклассе есть какое-то количество семейств, в каждом семействе - роды, в каждом роде - виды. Всего у двудольных около 360 семейств и более 180 тыс. видов.

Класс однодольных состоит из трех подклассов. Их названия: алисма-тиды, лилииды, арециды. Всего у однодольных около 80 семейств и более 60 тыс. видов.

Подкласс ранункулиды.

Семейство лютиковых: лютик, ветреница, купальница, адонис (горицвет), ломонос.

Семейство маковых: мак, чистотел, хохлатка.

Подкласс гамамеледиды. В этом подклассе наблюдается явный

сдвиг в сторону опыления ветром; цветки мелкие, незаметные, с обиль

ной пыльцой.

Семейство березовых: береза, ольха, лещина (лесной орех).

Семейство буковых: дуб, бук, каштан.

Семейство тутовых: шелковица, инжир (смоковница), фикус, хлебное дерево.

Семейство крапивных: крапива, жирардиния, лапортея. Все они жгутся.

Семейство вязовых (ильмовых): вяз, карагач, берест (вяз полевой).

Семейство коноплевых: конопля, хмель.

Подкласс кариофиллиды.

Семейство гвоздичных: гвоздика, звездчатка, мыльнянка, куколь. Куколь - сорняк посевов яровых и озимых хлебов, семена ядовиты, их примесь в муке опасна для человека.

Семейство гречишных: гречиха, ревень, щавель, горец.

Семейство маревых: свекла, саксаул, лебеда, шпинат.

Семейство кактусовых: опунция, карнегия, цереус, эпифиллюм, маммилярия, селеницереус, рипсалис, ферокактус, лофофора.

Южной Америки. Родина огурца - Индия, арбуза - Африка, дыни - Средняя Азия.

Семейство крестоцветных: капуста, репа, брюква, редька, редис, хрен, горчица, сурепка, рапс, левкой, пастушья сумка.

Семейство ивовых: ива, тополь, ракита, осина.

Семейство вересковых: вереск, черника, брусника, голубика, клюква, багульник, рододендрон.

Семейство липовых: липа, шоколадное дерево (из его семян делают шоколад и какао), дерево кола (используется для изготовления напитков «кока-кола» и «пепси-кола»), баобаб. Каждый цветок баобаба живет только одну ночь и вянет на рассвете; само же дерево живет до тысячи лет.

Подкласс розиды.

* Семейство крыжовниковых: крыжовник, красная смородина, черная смородина.

Семейство розоцветных (розовых). Плодовые: яблоня, груша, вишня, черешня, персик, абрикос, слива, ирга, миндаль, айва, рябина. Ягодные: малина, ежевика, земляника, клубника, костяника, морошка. Декоративные: роза, спирея, боярышник. Лекарственные: шиповник, лавровишня, кровохлёбка, калган, гравилат, лапчатка гусиная (гусиная лапка). Если крестоцветные господствуют в наших огородах, то розоцветные - в садах.

Семейство бобовых (мотыльковых): горох, бобы, фасоль, соя, чечевица, земляной орех (арахис). Признано, что лучшее сено дают кормовые бобовые: клевер, вика, эспарцет, донник, чина, люцерна. Лекарственные бобовые: солодка, термопсис, кассия. Декоративные бобовые: акации, душистый горошек, люпины.

Семейство миртовых: мирт, фейхоа, эвкалипт. Эвкалипт - самое высокое дерево (до 150 м). Его узкие листья, защищаясь от солнца и чрезмерных испарений, обращают к солнцу не лицевую сторону, а ребро. Поэтому эвкалиптовый лес не дает лесной прохлады. Эфирные масла в листьях эвкалипта убивают бактерий, и воздух в эвкалиптовом лесу более целебен, чем даже в сосновом бору. Родина эвкалипта - Австралия.

Семейство рутовых: лимон, апельсин, мандарин, грейпфрут.

Семейство зонтичных. Есть один пищевой вид (морковь) и много видов, которые возделываются как пряности: укроп, петрушка, кориандр (кинза), тмин, пастернак, сельдерей, фенхель. Смертельно ядовиты болиголов и вех (цикута).

Семейство виногоадовых.

Подкласс астериды. Это самый крупный подкласс двудольных (свыше 65 тыс. видов).

Семейство мареновых: хинное дерево, кофейное.дерево.

Семейство маслиновых: маслина, ясень, жасмин, сирень.

Семейство жимолостных: жимолость, бузина, калина.

Семейство губоцветных: лаванда, мята, розмарин, шалфей, майоран, баклажан.

Семейство пасленовых: картофель, томат (помидор), баклажан, перец, табак, петунии. Ядовитые: белладонна (красавка), белена, дурман. Родина картофеля - Перу. Табак и помидор тоже завезены в Европу из Америки. Индейцы Центральной и Южной Америки курили листья табака, заворачивая их в сухие листья кукурузы или пальмы наподобие современных сигар. В то время как картофель и помидор, завезенные из Америки, с трудом пробивали себе дорогу в Старом Свете, табак (самое ненужное из американских приобретений) распространился почти мгновенно, хотя разведение его - дело довольно хлопотное. В табаке содержится ядовитый алкалоид никотин. Смертность среди людей, выкуривающих в день 20 сигарет, в 15 раз выше, чем среди некурящих.

Семейство сложноцветных (астровых). Сложноцветные имеют характерный признак - соцветие типа корзинки. Культурные растения: подсолнечник, салат, артишок, топинамбур (земляная груша). Дикорастущие: мать-и-мачеха, лопух (репейник), одуванчик, василек, пижма, маргаритка, полынь, ромашка, чертополох, календула. Декоративные: астры, хризантемы, георгины.

Подклассы и некоторые семейства однодольных растений

Подкласс алисматиды. Это водные, болотные, прибрежные травы: сусак, рдест, стрелолист, элодея, ситник.

Подкласс лилииды.

Семейство лилейных: лук репчатый, порей, чеснок, черемша, лилии, тюльпан, гиацинт.

Семейство спаржевых: спаржа, ландыш.

Семейство орхидных: фрагмопедиум хвостатый, цирропеталум зонтичный, дендробиум благородный, стангопея тигровая, ваниль плосколистная, каттлея, гонгора, целогина гребенчатая, ятрышник, любка двулистная, венерин башмачок. Вряд ли тебе что-то говорят названия всех этих растений. Цветки у них - весьма необычны и красивы (многие считают орхидеи самыми красивыми цветками). Ты можешь полюбоваться ими на с. 385. Заметим, что семейство орхидных - самое многочисленное в классе однодольных (35 тыс. видов).

Семейство осоковых: осока, камыш, сыть, пушица, болотница.

Семейство злаковых (мятликовых). Сюда относят бамбук -траву с одревесневающими стеблями, высотой до 40 м (растет со скоростью 1 м в сутки). У наших злаковых самые высокие -тростник (не путай с камышом!) и кукуруза; они достигают в высоту 3-4 м. В основном же злаковые - низкорослые травы, образующие травяной покров на лугах, в степях, саваннах. Пищевые злаки: пшеница, рожь, овес, ячмень, рис, просо, сахарный тростник. Кормовые растения: мятлик, тимофеевка, ежа, костер, ковыль, лисохвост, райграс. Злостные сорняки: пырей, овсюг, ежов-ник, щетинник. Если бы не было злаков, то, без сомнения, как полеводство, так и животноводство были бы иными. Некоторые представители семейства злаковых представлены на с. 386.

* Семейство имбирных: имбирь, кардамон, банан.

3. Подкласс арециды,

Семейство пальм: финиковая пальма, саговая пальма, кокосовая пальма, масличная пальма, пальмира (из ее сока делают кокосовое масло).

Семейство рогозовых: рогоз широколистный, рогоз узколистный. Рогоз нередко ошибочно называют камышом или тростником. Стебель растения венчает темная «бархатная» колбаска.

Семейство рясковых. Самые маленькие цветковые растения (около 1 см). Глядя на их крошечные пластинки, покрывающие поверхность стоячей воды, трудно поверить, что ряски - отдаленные родственники пальм. Цветет ряска крайне редко, лишь немногие ботаники наблюдали микроскопические соцветия рясок.

Таксономическое отступление. Бывают лирические или исторические отступления. А у нас будет таксономическое отступление; оно посвящено таксономическим категориям в царстве растений и царстве животных.

Как тебе известно, биомасса Земли на 99% состоит из растений, а на долю животных приходится немногим менее 1% всей земной биомассы. Что же касается разнообразия, которое выражается в количестве видов, то здесь картина обратная - 350 тыс. видов растений и не менее 2 млн. видов животных. Ясно, что, чем больше разнообразие организмов и их видов, тем сложнее биологическая систематика. Так что в преддверии разговора о царстве животных самое время уделить внимание систематике, а точнее, ее разделу, который занимается классификацией организмов. Этот раздел называется таксономией.

Таксономия подразделяет все живые организмы на определенные категории, иначе говоря, ранги. Основная таксономическая категория в биологической систематике - вид. Этим понятием мы с тобой широко пользуемся уже давно, не уточняя, о чем, собственно говоря, идет речь. Теперь пора, наконец, уточнить, какие организмы биологи относят к одному и тому же виду. Это организмы, которые способны скрещиваться и давать плодовитое потомство и которые, кроме того, обладают целым рядом общих признаков и общих типов взаимодействия с окружающей средой. Одни виды вполне четко отделены от других видов отсутствием гибридных форм. Можно сказать, что организмы, входящие в данный вид, - это наиболее близкие родственники.

Различные виды объединяются в роды. В один и тот же род объединяются близкородственные виды, которые развивались одинаковым образом. Как принято говорить, эти виды близки филогенетически. Поясним: в отличие от онтогенеза (индивидуального развития особи) филогенез есть историческое развитие мира живых организмов как в целом, так и отдельных групп. Филогенетическое древо - это то же самое, что родословное древо.

Конечно, родство видов внутри данного рода несколько более отдаленное по сравнению с родством организмов внутри вида. Но отдаленное не слишком. Это можно понять уже из названий внутриродовых видов. Так, род «береза» включает в себя виды: береза бородавчатая, береза повислая, береза каменная, береза белая и др. Род «нерпа» включает в себя виды: нерпа байкальская, нерпа каспийская, нерпа кольчатая и др.

Различные роды объединяются в семейства. В одно и то же семейство объединяются близкие роды, имеющие общее происхождение. Так, в семейство березовых объединяются береза, ольха, лещина и другие роды. В семейство беличьих объединяются белки, сурки, суслики, бурундуки и другие роды. Иногда семейство состоит всего лишь из одного единственного рода (например, семейства гранатовых или бобровых), а иногда семейство настолько многообразно, что подразделяется на несколько подсемейств.

В царстве растений близкие семейства объединяются в один и тот же порядок, близкие порядки объединяются в один и тот же класс, близкие классы объединяются в один и тот же отдел. Отдел - самая крупная таксономическая категория у растений. Отметим, что многообразие отдела цветковых (покрытосеменных) растений привело к тому, что оба класса этих растений были подразделены на подклассы. Категориями «отдел», «класс», «подкласс», а особенно «семейство» мы широко пользовались, знакомясь с царством растений. Примеры родов (а иногда и видов) приводились для конкретных семейств.

В царстве животных близкие семейства объединяются в отряд, близкие отряды - в класс, близкие классы - в тип. Тип - самая крупная таксономическая категория у животных.

Все таксономические категории сведены на с. 389 в общую таблицу -так их легче представлять.

Заметим, что отделы растений и типы животных рассматриваются «по восходящей» - от менее организованных отделов (типов) к более организованным (более высоко развитым). Чем ниже уровень развития, тем, естественно, беднее таксономическая схема; в ней могут отсутствовать те или иные категории. Но такая категория как вид присутствует, конечно, всегда.

Существуют разные варианты подразделения царства животных на типы. Выделяют от 10 до 33 типов. Мы остановимся лишь на основных типах - тех, которые указываются практически во всех систематиках животных.

Одноклеточные животные, насчитывающие в целом около 50 тыс. видов (их распределяют по нескольким типам), объединены общим понятием «простейшие». С некоторыми из них мы, познакомились в п. 2.5 на примере амеб, радиолярий, жгутиконосцев, инфузорий. Все прочие типы царства животных - многоклеточные. Вот их основные девять типов (приведенные здесь числа относятся к современным видам; ископаемые виды не учтены):

· губки (2,5 тыс. видов);

· кишечнополостные (9 тыс. видов);

· плоские черви (12,5 тыс. видов);

· круглые черви (более 20 тыс. видов);

· кольчатые черви (9 тыс. видов);

· моллюски (130 тыс. видов);

· иглокожие (6 тыс. видов);

· членистоногие (более 1,5 млн. видов);

· хордовые (более 50 тыс. видов).

Размещено на Allbest.ru