Классификация жизненных форм растений

Говоря о гармонии с внешней средой, мы подразумеваем, что в сложившейся жизненной форме каждого вида проявляются черты наследственной, выработанной в процессе естественного отбора приспособленности к определенному комплексу внешних факторов.

И.Г. Серебряков положил признак продолжительности жизни всего растения и его скелетных осей. Он выделил следующие жизненные формы растений:

А. Древесные растения

Деревья Кустарники Кустарнички

Б. Полудревесные растения

Полукустарники Полукустарнички

В. Наземные травы

Поликарпические травы (многолетние травы, цветут много раз) Монокарпические травы (живут несколько лет, цветут один раз и отмирают)

Г. Водные травы

Земноводные травы. Плавающие и подводные травы

 

25. Возрастные и сезонные изменения у растений.
Монокарпические и поликарпические растения. Однолетники цветут и плодоносят один раз в жизни, после чего полностью отмирают. Они ведут себя, таким образом, как монокарпики (греч.монос — один; карпос — плод) — однажды плодоносящие растения. Выше перечисленные группы многолетних трав, равно как и все древесные и полудревесные растения, в подавляющем большинстве поликарпики (греч.поли — много), плодоносящие многократно в течение жизни.
Но не все многолетние растения способны к повторному цветению и плодоношению. Среди многолетних трав и даже среди древесных растений тоже есть монокарпики, отмирающие целиком после первого плодоношения. В отличие от однолетников вегетативная фаза их жизни длится несколько, иногда много (50—60) лет.
Большой жизненный цикл и возрастные группы многолетних поликар-пических растений. Как и все организмы, в ходе индивидуального развития — онтогенеза — растения испытывают возрастные физиологические изменения от эмбрионального состояния до половозрелого, а затем до глубокой старости. Морфологически эти возрастные изменения выражаются в последовательной смене структуры корневых и побеговых систем, в соотношении вегетативных и генеративных органов, в способности к вегетативному размножению на определенных этапах онтогенеза, наконец, просто в размерах тела. Однако определить абсолютный возраст растений нелегко, так как для них характерна постоянная смена органов. Более старые части отмирают и разрушаются, так что иногда вся прошлая «история» особи оказывается «стертой». Собственный (условный или относительный) возраст многолетнего травянистого растения, подсчитанный по годичным приростам корневища в длину или по годичным кольцам древесины на поперечном срезе, обычно не отражает истинного его возраста, а соответствует лишь возрасту наиболее молодой, живой части. Кроме того, особь, возникшая половым путем (из семени), может рано или поздно потерять целостность и распасться на несколько дочерних жизнеспособных особей, т.е. образовать клон. Каждая новая особь — часть клона (партикула) — несет на себе в той или иной степени печать возраста материнской семенной особи, но может оказаться и значительно омоложенной (особи из спящих почек корневищ, корневые отпрыски).

26. Вегетативное размножение растений.
Вегетативное размножение - это размножение вегетативными органами растений - корнями, побегами или их частями. В его основе лежит способность растений к регенерации, к восстановлению целого организма из части. Усиление функции вегетативного размножения привело к значительному видоизменению органов.

Специализированными побегами вегетативного размножения являются надземные и подземные столоны, корневища, клубни, луковицы и т. п.

Органами вегетативного размножения могут быть и корни. У некоторых растений (осина, ольха, малина, калина, осот) на корнях закладываются придаточные почки, дающие начало придаточным побегам. При укоренении этих побегов и последующем отделении их от материнского растения появляются новые особи. Растения, на корнях которых образуются побеги из придаточных почек, называют корнеотпрысковыми, а побеги, развивающиеся из этих почек, - корневыми отпрысками.

Слабее выражена способность к вегетативному размножению листьями. У сердечника лугового на зеленых листьях, расположенных в основании побега и прилегающих к влажному субстрату, закладываются придаточные почки. Прорастание этих почек и укоренение вновь возникающих побегов обеспечивают вегетативное размножение растения.

Совершающееся в природе вегетативное размножение растений называют естественным вегетативным размножением.

27. Размножение растений спорами, половой процесс и циклы воспроизведения.

Спорами размножается большинство водорослей и грибов, а также мохо- и папоротникообразные. Последние называют высшими споровыми растениями, в отличие от семенных (голосеменных и цветковых), размножающихся семенами. Формирование спор на растении называют спороношением. Споры — это специализированные клетки, возникающие путем митоза или мейоза. В первом случае их называют митоспорами. Они встречаются только у водорослей.

Половой процесс в типичной форме заключается в слиянии (копуляции) двух половых клеток - гамет - и образовании зиготы. При этом сливаются цитоплазма и ядра гамет, однако хромосомы слившихся ядер сохраняют свою индивидуальность, и ядро зиготы содержит удвоенный (диплоидный) набор хромосом по сравнению с одинарным (гаплоидным) набором в ядрах гамет. Таким образом, слияние ядер - наиболее важный этап полового процесса, иначе называемого оплодотворением. В диплоидном наборе хромосом ядра зиготы объединяется наследственный материал двух генетически нетождественных родителей. В этом состоит биологическая роль полового процесса, обеспечивающего появление потомства генетически более разнообразного по сравнению с вегетативным, объединяющего и варьирующего сочетания признаков материнского и отцовского организмов (бипарентальное наследование).

Понятие о циклах воспроизведения. Жизнь каждого вида во времени протекает в форме непрерывной смены последовательных поколений особей, которая обусловлена, как уже говорилось, способностью каждой особи производить потомство. Из предыдущего изложения видно, что потомство возникает разными способами, которые различны не только у разных групп растений, но часто у одного и того же вида в разные моменты его жизни.

 

28. Семенное размножение растений.
У голосеменных и покрытосеменных растений, объединяемых под названием семенные, органами воспроизведения, размножения и расселения служат не споры, а семена. Они образуются в большом количестве на материнском растении, а затем опадают с него, давая начало новым растениям, вполне подобным материнскому. Таким образом, семена выполняют и функцию воспроизведения. Чередование поколений при этом полностью замаскировано, однако, как выясняется при более подробном изучении процессов формирования семени, оно существует и здесь. Главное отличие семенных от высших споровых заключается в том, что гаметофиты, особенно женский, утратили способность к самостоятельному существованию и живут исключительно за счет спорофита. При этом осуществлено весьма важное приспособление к наземной жизни, давшее громадные преимущества семенным растениям перед споровыми: полный отрыв от водной среды при оплодотворении. Семенные растения не нуждаются в воде для передвижения гамет; взамен этого возник процесс опыления-переноса мужских гаметофитов по воздуху.

Строение и развитие цветка

Цветок является укороченным побегом, предназначенным для полового размножения. Обычно он находится на цветоножке, заканчивающейся цветоложем, на котором все части цветка расположены по спирали. Цветок состоит из околоцветника (цветочных покровов), который можно разделить на чашечку и венчик, а также тычинок и пестиков. Цветки, не имеющие околоцветника, называются неполными, не имеющие пестиков – тычиночными или мужскими, не имеющие тычинок – пестичными или женскими. Если цветки имеют пестики и тычинки, они двуполые, не образующие семян – стерильные.

Растения, разнополые цветки которых находятся на двух различных особях называются двудомными. Однодомные растения – те, у которых мужские и женские цветки расположены на одной и той же особи. В зависимости от числа составных частей каждого круга околоцветника цветки бывают 3-4-5-мерные, содержащие по 3, 4, 5 чашелистиков, лепестков и других частей. Цветки бывают разной формы и симметрии. Они могут быть актиноморфными (с разнополой симметрией), зигоморфными (с двусторонней симметрией) и несимметричные. Чашелистики и лепестки могут быть свободными или сросшимися между собой в различной степени. Чашечка бывает трубчатой, воронковидной бокаловидной, блюдцевидной или видоизменной в хохолок, соединяющийся у основания с диском.

Лепестки венчика обычно окрашенные, каждый из них имеет верхнюю расширенную часть (пластинку) и нижнюю, суженную в более короткую или длинную трубку. Расширенная часть у некоторых растений называется отгибом или язычком. Часто у его основания находятся нектарники. Иногда форма венчиков бывает очень типичной для целого семейства растений, например у мотыльковых (бобовых) имеется своеобразный свободный 5-лепестковый венчик, состоящий из двух нижних лепестков, образующих лодочку, двух боковых, образующих весла, и одного верхнего, так называемого, паруса. Сросшийся венчик, состоящий из двух губ, нижней из трех и верхней из двух лепестков, встречается у растений семейства губоцветных. Растения семейства колокольчиковых имеют цветки с венчиком в форме колокольчика, тогда как в семейство сложноцветных входят цветки с венчиком трубчатой или языковой формы.

Рис.1. Цветок

А - цветоножка, Б - цветоложе, В - чашелистики, Г - лепестки, Д - пестик, Е - тычинки

Женским органом размножения является гинецей, состоящий из пестиков. В цветке может быть один или несколько пестиков. Каждый состоит из завязи, образовавшейся из сросшихся плодолистиков, столбика и рыльца. Завязь бывают одно-дву- или многогнездная с семязачатками внутри. Рыльце может быть цельное, двухраздельное или многораздельное. Завязь бывает нижней, верхней, полунижней и промежуточной. Завязь называется верхней, когда остальные части цветка расположены под ней, она свободна, не срастается с цветоложем. Завязь считается нижней, когда другие части цветка расположены выше нее, а их нижние части срастаются со стенкой завязи. Полунижняя завязь бывает тогда, когда блюдцевидное или бокаловидное цветоложе окружает завязь, но срастается с ней только нижней частью.

Мужским органом размножения является андроцей, состоящий из тычинок. Каждая из них имеет тычиночную нить и пыльник. Пыльник в свою очередь имеет два пыльцевых мешка, соединенных между собой перемычкой (связником). Каждый мешочек обычно состоит из двух камер, наполненных пыльцевыми зернами. Тычинки в цветке могут быть свободными, или сросшимися пыльниками и нитями, а по отношению к лепесткам они расположены выше или между ними. В одном цветке все тычинки бывают одинаковой или разной длины, если среди остальных две будут самыми длинными, то это двусильные тычинки, если четыре – четырехсильные и т.д. У некоторых растений часть тычинок не имеет пыльников. Такие бесплодные тычинки, не вырабатывающие пыльцу, называются нектарниками. У многих растений в, полных цветках происходит трансформация тычинок в лепестки (шиповник, кубышка).

 

Андроцей

Совокупность тычинок (микроспорофиллов) цветка составляет его андроцей. Число тычинок в одном цветке варьирует у разных растений от одной до нескольких сотен.Тычинки развились из микроспорофиллов каких-то примитивных голосеменных - предков покрытосеменных путем редукции и еще большей специализации этих микроспорофиллов. У некоторых примитивных семейств покрытосеменных они еще имеют плоскую, более или менее листовидную форму. У подавляющего же большинства каждая тычинка состоит из тычиночной нити и пыльника (рис. 283). У некоторых (например, фиалок, магнолий) тычиночная нить бывает очень короткая или совсем не развивается. Обычно тычиночная нить имеет узкоцилиндрическую нитевидную форму, но бывают нити плоские, пластинчатые или толстые, мясистые. Форма пыльника довольно разнообразна и наследственно постоянна для каждого вида растений.Пыльник чаще всего состоит из двух продольных половинок, отделенных одна от другой связником, в большинстве случаев очень узким и составляющим как бы продолжение тычиночной нити.Пыльник прикрепляется к нити неподвижно, реже бывает качающимся (лилии, злаки, белая глухая крапива, толокнянка и др.).На тычиночных нитях, на пыльнике, на связнике у многих растений бывают различные выросты, волоски, придатки, наследственно постоянные

 

Рис. 283. Строение тычинки:

1 и 2 - тычинки (с двух сторон): н - тычиночная нить, п - пыльник, с - связник; 3 - схематический разрез не вполне созревшего пыльника; 4 - схематический разрез созревшего и вскрывшегося пыльника, в левых пыльцевых гнездах пыльца не изображена; 5 - оптический разрез пылинки: в - вегетативное ядро, г - генеративная клетка.

у данных видов или родов; поэтому тычинки, несмотря на их небольшие размеры, представляют огромное разнообразие внешнего облика, который является одним из хороших систематических признаков (рис. 284).

Каждая половинка пыльника (theca) у громадного большинства растений разделена продольной перегородкой на два пыльцевых гнезда (loculi), или пыльцевых мешка, гомологичных микроспорангиям и содержащих внутри микроспоры, или пылинки (рис. 283). Весь пыльник, следовательно, можно гомологизировать с частью микроспорофилла, у которого листовая

Рис. 284. Различные формы тычинок.

часть очень редуцирована и несет небольшой сорус, или, лучше сказать, синангий¹ микроспорангиев.

 

Гинецей

Гинецей — совокупность плодолистиков цветка.

Другое определение гинецея — совокупность пестиков в цветке (то есть совокупность частей цветка, образованных плодолистиками).

В полных цветах, например лилий, левкоя, пиона и т. д., он занимает центральную часть цветка. Состоит из одной или многих частей, называемых плодниками или плодолистиками, из которых впоследствии образуются плоды.

Если в гинецее один плодолистик, гинецей называется одночленным, если много — многочленным.

Плодолистики, срастаясь краями, образуют пестик, который в типичном случае состоит:

нижняя вздутая — завязь;

столбик - составляющий непосредственное продолжение завязи;

рыльце - заканчивающее собой столбик.

Для репродукции растений гинецей имеет первенствующее значение, ибо он, после оплодотворения, разрастается в плод с семенами.