Книга: Естествознание. Базовый уровень. 11 класс

§ 28 Систематика и жизнедеятельность растений

§ 28 Систематика и жизнедеятельность растений

Растения – это автотрофные организмы с очень небольшой подвижностью, в основном прикреплённые к грунту. Необходимые им органические вещества растения синтезируют сами, используя энергию света, а неорганические – всасывают из грунта или окружающей их воды.

Все растения подразделяют на две группы – низшие[12] и высшие. Низшие растения – это водоросли. Не следует думать, что водоросли – это все растения, живущие в воде, в частности те, которые содержат в аквариумах. В пресных водах чаще всего растут как раз высшие растения. А моря и океаны населяют исключительно водоросли, так как высшие растения в морской воде не обитают. Некоторые водоросли растут и в пресной воде, а также на суше в сырых местах, где они образуют зеленоватый налёт. Пресноводные водоросли чаще всего относят к отделу зелёных, в то время как в морях преобладают представители отделов красных и бурых водорослей (рис. 79).

Водоросли отличаются от высших растений целым рядом признаков. Во-первых, они не имеют специализированных органов, их тело представляет собой слоевище, или таллом, все части которого имеют одинаковую организацию.

Рис. 79. Водоросли: А – спирогира; Б – саргассум; В – филлофор

Иногда водоросль может выглядеть как высшее растение, в нём можно различить подобие листьев, стеблей и корней, но внутреннее строение этих частей везде совершенно одинаково. Во-вторых, водоросли не имеют проводящей системы, по которой движутся органические вещества, вода и минеральные соли. В-третьих, низшие растения не обладают явно выраженными циклами размножения, присущими всем высшим растениям. В природе водоросли – это корм для морских обитателей и главный источник кислорода во всех морях и океанах. Человек часто, особенно в странах Дальнего Востока, употребляет водоросли в пищу. Их используют в химической промышленности, так как они содержат большое количество иода, брома, натрия. Из красных и бурых водорослей добывают агар-агар, который используют в пищевой промышленности для приготовления желе, мармелада, пастилы и других продуктов, а в микробиологических лабораториях – для приготовления питательных сред. Многие водоросли в прибрежных районах используют в качестве удобрения и корма для скота.

Высшие растения, в отличие от водорослей, имеют специализированные органы, проводящую систему и обладают строгим циклом размножения со сменой поколений.

Самым примитивным отделом высших растений являются Мхи (Моховидные), у которых ещё нет проводящей системы и плохо дифференцированы органы, но цикл размножения строго соблюдается (рис. 80). Мхи обитают обычно в сырых лесах и на болотах, часто способствуя заболачиванию местности. Представитель белых мхов – сфагнум – является главным торфообразователем. Обычно сфагнум за сезон вырастает на несколько сантиметров в высоту и столько же его погибает под почвой, где он уплотняется без доступа кислорода и образует около 1 мм торфа ежегодно. За тысячелетия могут образовываться многометровые залежи торфяников. Поскольку торф содержит препятствующие гниению консерванты, в нём хорошо сохраняются предметы древнего быта, что представляет большую ценность для археологов. Кроме того, торф является ценным сырьём для химической промышленности, а также используется в качестве топлива и удобрения.

Следующие три отдела высших растений – это Плауновидные, Хвощевидные и Папоротниковидные (рис. 81). Как выглядит папоротник, знают все.

Рис. 81. Плауны (А, Б), хвощи (В, Г), папоротники (Д – З)

Большинство папоротников состоят из корневища и больших перистых листьев, которые носят специальное название – вайи. Менее заметны хвощи, имеющие вид небольшой, около 20 см в высоту, ёлочки, и плауны – стелящиеся травянистые растения, растущие обычно на лесных вырубках. Современные представители этих отделов имеют совсем небольшие размеры, но их предки, жившие на Земле около 300 млн лет назад, были многометровыми деревьями. Именно они по мере отмирания образовали запасы каменного угля. Размножаются эти растения спорами, которые образуются в огромных количествах. Так, на одном растении папоротника может за лето созревать до миллиарда спор.

Крупный эволюционный прорыв произошёл на Земле, когда растения, размножающиеся спорами, в основном сменились растениями, размножающимися с помощью семян. Первый из отделов семенных растений носит название Голосеменные, так как семена у них созревают открыто без оболочек в виде цветов или плодов. Большинство современных голосеменных растений относятся к классу Хвойные и представлены деревьями или кустарниками. Для размножения они образуют шишки (стробилы), на чешуйках которых созревают семена. Размножение с помощью семян имеет большое преимущество по сравнению с размножением спорами. Семя представляет собой хорошо сформированный, готовый к развитию организм, содержащий зачатки будущих органов и запас питательных веществ. Семя покрыто плотной семенной кожурой, предохраняющей от вредных воздействий внешней среды. Таким образом, семенное размножение можно рассматривать как начальную форму заботы о потомстве. Так как семена имеют гораздо больше шансов выжить и прорасти по сравнению со спорами, их на каждом растении образуется значительно меньше, чем последних. К классу хвойных относятся такие деревья, как сосна, ель, пихта, лиственница, кипарис, тис (рис. 82).

Рис. 82. Голосеменные

К нему же принадлежит самое высокое и самое долгоживущее в мире американское дерево секвойя, высота которого достигает 100 м, диаметр – 10 м, а продолжительность жизни доходит до 4 тыс. лет. Среди голосеменных растений встречаются и кустарники, например можжевельник.

Наиболее развитым отделом растительных организмов является отдел Покрытосеменные или Цветковые, представленный травами, кустарниками и деревьями (рис. 83). Это самый распространённый отдел растений на современной Земле, он насчитывает около 250 тыс. видов, в то время как голосеменных всего 600 видов. Развитие семян у цветковых растений начинается внутри цветка, а заканчивается внутри плода, который образуется из некоторых частей цветка. Цветки и плоды, с одной стороны, являются защитой для семян, а с другой – используются для привлечения животных, которые переносят пыльцу и распространяют семена.

Цветковые растения разделяют на два класса – Двудольные и Однодольные. Эти названия были даны растениям по числу семядолей (зародышевых листков) в их семени. Однако между этими двумя классами существует и много других различий, так что часто нетрудно определить, к какому классу относится растение, по его внешнему виду. Так, расположение жилок на листе двудольных почти всегда сетчатое, а у однодольных оно дуговое или параллельное (сравните, например, розу и ландыш).

Рис. 83. Представители некоторых семейств покрытосеменных растений

Большинство однодольных представляют собой травянистые растения (исключением являются пальмы), в то время как двудольные могут быть и деревьями, и кустарниками, и травами. В цветках двудольных растений обычно можно чётко разделить небольшую зелёную чашечку и яркий крупный венчик, в то время как у однодольных такого разделения обычно нет. Существуют и другие различия между этими классами.

Оба класса растений делятся на порядки, а те – на семейства. В классе двудольных широко известно семейство бобовых (мотыльковых), к которому принадлежат растения, употребляемые в пищу (горох, фасоль, соя, арахис), кормовые растения (клевер, люцерна) и декоративные (акация, душистый горошек). К двудольным относятся семейства паслёновых (картофель, томаты, баклажаны), розоцветных (яблони, груши, сливы, малина и много других плодовых растений), сложноцветных (подсолнух, астра, василёк, ромашка) и многие другие. К классу однодольных принадлежит семейство злаков (пшеница, рожь, кукуруза, ячмень, овёс и др.), семейство лилейных (лук, чеснок, тюльпан, ландыш) и многие другие семейства, имеющие как декоративную, так и хозяйственную ценность.

Цветковые растения играют исключительную роль в природе и жизни человека: они служат пищей для большинства животных и используются людьми в пищевой, текстильной, химической, строительной и других видах промышленности.

1. Чем различаются низшие и высшие растения? Как вы думаете, почему термин «низшие растения» сейчас уходит из употребления?

2. Какой отдел высших растений является самым примитивным из высших растений и какую роль он играет в хозяйственной деятельности человека?

3. Сравните размножение семенами и спорами. В чём преимущество семенного размножения?

4. Чем различаются однодольные и двудольные растения? Приведите примеры тех и других.

1. Рассмотрите листья и цветки комнатных растений или растений на книжных иллюстрациях. Определите, к какому классу они относятся.

2. Составьте и заполните в тетради таблицу «Сравнительная характеристика однодольных и двудольных растений», самостоятельно выделив критерии сравнения.

3. Рассмотрите рисунок 82. Определите, какие виды голосеменных изображены на рисунке? Какие из этих растений встречаются в вашей местности?

4. Используя знания, полученные при изучении курса «Биология. Растения», определите, к каким семействам относятся растения, изображённые на рисунке 83.