Покрытосеменные растения. Общая характеристика. Цветок. Образование семян
Характеристика высших споровых растений. Основные признаки, чередование поколений
К высшим споровым растениям относится значительная часть типа сосудистые растения: хвощевидные, плауновидные, папоротниковидные. Как и для всех сосудистых растений, для споровых характерно наличие у спорофита двух сосудистых тканей – ксилемы и флоэмы.
В эволюции высших сосудистых растений происходит постепенная редукция (уменьшение и упрощение гаметофита) и преобладание в жизненном цикле спорофита. У высших споровых растений гаметофит представлен маленьким заростком, не расчлененным на органы, живущим несколько недель (у плауновых – несколько лет) независимо от спорофита. На заростках в антеридиях развиваются сперматозоиды, которые, плавая в каплях воды, достигают архегония и сливаются с яйцеклеткой. Благодаря крошечным размерам гаметофита, оплодотворение у высших споровых растений может происходить при ничтожно малых количествах воды в виде капелек росы, тумана.
Отдел Покрытосеменные (Цветковые) растения (250 тыс. видов) составляет наиболее обширную и совершенную группу высших растений. Покрытосеменные растения появились в начале мелового периода (125 млн лет назад) из некоторых примитивных голосеменных.
Важнейший признак покрытосеменных – наличие цветка. Цветок – видоизмененный, укороченный и ограниченный в росте спороносный побег, приспособленный для семенного размножения.
Семяпочки у цветковых растений заключены (в отличие от голосеменных) в полость завязи пестика и тем самым защищены. Гаметофиты (женский – зародышевый мешок, мужской - пыльцевое зерно) крайне упрощены и развиваются значительно быстрее, чем у голосеменных, в связи с чем они утратили гаметангии – антеридии и архегонии. Кроме того гаметофиты полностью зависят от спорофита и всегда находятся под его защитой, в то время как у моховидных и у некоторых папоротников гаметофит не защищен и легко высыхает. Для оплодотворения покрытосеменных не нужна вода, их мужские гаметы – спермии проникают к яйцеклетке по пыльцевой трубке.
Для цветковых растений характерно двойное оплодотворение, в результате которого развивается зародыш и эндосперм с запасом питательных веществ. Мужской гаметофит формируется в пыльниках тычинок и представляет собой пыльцевое зерно. Женский гаметофит формируется в пестике мейотическим делением мегаспороцита на четыре мегаспоры. Три мегаспоры погибают, из четвертой возникает зародышевый мешок. Перед оплодотворением происходит опыление – процесс переноса пыльцы из пыльников тычинок на рыльце пестика.
Попав на рыльце пестика, пыльцевое зерно (состоит из вегетативной и генеративной клеток, покрытых двойной оболочкой, или вегетативной и двух спермиев) начинает прорастать. Из вегетативной клетки развивается длинная пыльцевая трубка, которая по тканям столбика дорастает до завязи и далее до семяпочки. Из генеративной клетки образуются два спермия, которые спускаются в пыльцевую трубку и проникают в зародышевый мешок. После этого один из спермиев оплодотворяет яйцеклетку, образуя зиготу, из которой развивается зародыш нового организма. Другой спермий сливается с двумя полярными ядрами или с центральным диплоидным ядром (образуются при митотическом делении ядра зародышевого мешка), образуя триплоидную клетку, из которой впоследствии возникает эндосперм.
После оплодотворения семяпочка разрастается и превращается в семя, а в результате разрастания завязи пестика формируется плод. Стенки завязи становятся стенкой плода – околоплодником, внутри которого находятся семена.
Поскольку семена заключены в плод, они надежно защищены от неблагоприятных условий внешней среды. Кроме того, плод обеспечивает их распространение при посредстве птиц, млекопитающих, насекомых, а также при помощи ветра, воды и т.д.
Покрытосеменные имеют высоко организованную проводящую систему: в состав ксилемы входят более совершенные проводящие элементы – настоящие сосуды (восходящий ток), имеются ситовидные трубки флоэмы, повышающие эффективность перемещения продуктов фотосинтеза (нисходящий ток).
Развитие покрытосеменных шло параллельно с некоторыми видами животных. Адаптация цветка (окраска, запах, съедобная пыльца и нектар) была направлена, как правило, на максимальное увеличение шансов для переноса пыльцы насекомыми. Покрытосеменные – единственная группа растений, образующая сложные многоярусные сообщества – фитоценозы.