Organy wegetatywne roślin wyższych. Organy roślinne Opisz funkcje głównych organów roślinnych
Do roślin wyższych zalicza się wszystkie lądowe rośliny liściaste, które rozmnażają się przez zarodniki lub nasiona.
Główne różnice między roślinami wyższymi i niższymi:
1) Siedlisko: w niższych jest woda, w wyższych przeważnie ląd.
2) Rozwój różnych tkanek roślin wyższych- przewodzący, mechaniczny, powłokowy, z którego składają się narządy.
3) Obecność organów wegetatywnych u roślin wyższych:
- Źródło- utrwalanie w glebie i odżywianie wodno-mineralne
- Arkusz- fotosynteza
- Trzon- transport in-in (prądy wstępujące i opadające)
(łodyga z liśćmi + pąki = pęd)
4) Wyższe rośliny mają tkankę okrywającą– naskórek, który pełni funkcje ochronne
5) Zwiększona stabilność mechaniczna łodygi roślin wyższych dzięki grubej ścianie komórkowej, impregnowane ligniną.
6) Narządy rozrodcze: u większości roślin niższych są jednokomórkowe, u roślin wyższych wielokomórkowe. Narządy rozrodcze roślin wyższych powstają w różnych pokoleniach: gametofit(antheridia i archegonia) i dalej sporofit(sporangie).
Ze względu na cechy, jakie posiadają rośliny wyższe, nazywane są one roślinami: szparkowymi, embrionalnymi, pędowymi, tellomowymi i naczyniowymi.
Rośliny naczyniowe- wszystkie rośliny wyższe z wyjątkiem mchów.
Rośliny wyższe wywodzą się z heterotrychicznych alg zielonych, słodkowodnych lub słonawowodnych. Pierwsze rośliny wyższe były nosorożce– rośliny bezlistne, biochotomiczne. Nazywano końcowe gałęzie tych roślin tellomy.
W cyklu rozwojowym wszystkich roślin wyższych, z wyjątkiem mchów, sporofit Tylko u mchów gametofit dominuje nad sporofitem.
Są rośliny : 1) Homosporny– tworzą identyczne zarodniki i każdy zarodnik kiełkuje w gametofit innej płci.
2) Heterosporny- z zarodnika żeńskiego powstaje gametofit żeński, z zarodnika męskiego powstaje gametofit męski.
Zarodnik to jednojądrzasta, haploidalna komórka (n) z 2 błonami.
Rośliny zarodnikowe:
Rhiniofity – rośliny kopalne (Rhyniophyta)
Mszaki
Psylotofid
Mech-mech
Skrzypy
Paprocie
Do nawożenia potrzebna jest woda
Wyższe rośliny nasienne:
Dział Kwitnienia (Okrytozalążkowe)
Do nawożenia nie jest potrzebna woda
1. Ogólna charakterystyka oddziału Bryophyta Oddział Bryophyta - Bryophyta
Mszaki- najbardziej prymitywna, najstarsza grupa roślin wyższych, pojawiła się około 400 milionów lat temu.
Liczba typów: Obecnie bryolodzy opisali około 20 tysięcy gatunków mchów.
Siedlisko mchów: Mszaki występują wszędzie (osiadają na glebie, skałach, pniach, drzewach), z wyjątkiem mórz i gleb silnie zasolonych, występują nawet na Antarktydzie. Mchy preferują miejsca zacienione i wilgotne.
Budowa ciała mchów: mchy to nisko rosnące, wieloletnie rośliny zielne o wielkości od 1 mm do kilku centymetrów, rzadziej do 60 cm i więcej. Ciało mchów jest albo podzielone na łodygę (caulidia) i małe liście (filoidy), takie jak torfowiec i len kukułkowy, albo jest reprezentowane przez plechę niepodzielną na narządy (marschantia). Cecha charakterystyczna wszystkich mszaków- brak korzeni. Wchłanianie wody i przyleganie do podłoża odbywa się za pomocą ryzoidów, które są naroślami naskórka. Absorpcja i parowanie wody następuje na całej powierzchni gametofitu.
Mszaki nie mają rozwiniętego układu przewodzącego (tchawice, naczynia, rurki sitowe). Istnieją rośliny jednopienne i dwupienne. Ich wewnętrzna struktura jest stosunkowo prosta. Mszaki, jak wszystkie rośliny wyższe, charakteryzują się prawidłową przemianą pokoleń płciowych i bezpłciowych. W cyklu rozwojowym dominuje haploidalny gametofit (stanowi on główny korpus rośliny). Sporofit nie zawiera chlorofilu, wiąże się z gametofitem na całe życie i nim się odżywia.
Rozwój mchów jest bardzo interesujący. Zapłodnienie jest możliwe tylko w obecności wody, ponieważ plemniki mogą się w niej poruszać. Na jednej roślinie powstają komórki męskie z wici, na innej roślinie na samych wierzchołkach dojrzewają duże komórki żeńskie. Podczas deszczu lub mgły mobilne komórki męskie w kropli wody pędzą w stronę komórek żeńskich i łączą się z nimi. Z zapłodnionej komórki żeńskiej (zygoty) rozwija się sporofit, tzw sporogon(on jest pudełko z nogą, rozszerzana u dołu do stopy - haustoria, za pomocą którego, trzymając się gametofitu, żyje jego kosztem).
(calyptra-pozostałość odwłoka archegonii)
Związek między gametofitem a sporofitem jest bardzo ograniczony. Gametofit nie tylko odżywia, ale także chroni pokolenie sporofityczne, pomaga w rozpraszaniu zarodników („fałszywa noga” unosi torebkę nad roślinę, archegonium pękające odwłokiem zakrywa torebkę).
W pudełku powstaje ogromna liczba zarodników. Każdy zarodnik jest mniejszy niż ziarnko semoliny. Kiedy zarodniki dojrzewają, pokrywa pudełka otwiera się lub tworzą się w nim małe pory, przez które zarodniki wylatują swobodnie. Gdy znajdą się w sprzyjających warunkach, zarodnik kiełkuje. Indywidualne życie mszaków rozpoczyna się od kiełkowania zarodników. Najczęściej, gdy zarodnik pęcznieje, eksina pęka, a intyna wraz z zawartością zarodnika zostaje rozciągnięta i powstaje jednorzędowe włókno lub jednowarstwowa płytka z ryzoidami. Ten początkowy etap rozwoju gametofitu nazywa się splątek(z greckiego protos - pierwotny, nema - nić). Stopniowo przekształca się w dojrzały gametofit plechowy (w wątrobowcach) lub na splątku tworzą się pąki, dając początek dorosłemu gametofitowi liściastemu.
Wegetatywnie Mszaki rozmnażają się za pomocą specjalnych narządów (pąki lęgowe, liście, części liści, gałązki); sporofit (noga) jest również zdolna do rozmnażania wegetatywnego.
Mchy potrafią gromadzić wiele substancji, w tym radioaktywnych. Niektóre mszaki (Sphagnum) mają właściwości antybiotykowe i są stosowane w medycynie. Złoża torfu, utworzone głównie przez mchy torfowe, od dawna są wykorzystywane jako źródło paliwa i nawozów organicznych. Dział mszaków dzieli się na trzy klasy: 1) Kwiaty rogowe(Anthocerotaceae); 2 )Wątrobowce(wielokrotny marsz); 3) Mchy liściowe(len z kukułką, torfowiec).
Królestwo roślin zadziwia swoją wielkością i różnorodnością. Gdziekolwiek się udamy, bez względu na to, w jakim zakątku planety się znajdziemy, wszędzie możemy spotkać przedstawicieli świata roślin. Nawet lód Arktyki nie jest wyjątkiem dla ich siedliska. Czym jest to królestwo roślin? Rodzaje jego przedstawicieli są różnorodne i liczne. Co jest ogólna charakterystyka królestwo roślin? Jak można je sklasyfikować? Spróbujmy to rozgryźć.
Ogólna charakterystyka królestwa roślin
Wszystkie żywe organizmy można podzielić na cztery królestwa: rośliny, zwierzęta, grzyby i bakterie.
Cechy królestwa roślin są następujące:
- są eukariontami, to znaczy komórki roślinne zawierają jądra;
- są autotrofami, to znaczy tworzą substancje organiczne z substancji nieorganicznych podczas fotosyntezy z wykorzystaniem energii światła słonecznego;
- prowadzić stosunkowo siedzący tryb życia;
- nieograniczony rozwój przez całe życie;
- zawierają plastydy i ściany komórkowe zbudowane z celulozy;
- skrobię stosuje się jako rezerwowy składnik odżywczy;
- obecność chlorofilu.
Klasyfikacja botaniczna roślin
Królestwo roślin dzieli się na dwa podkrólestwa:
- rośliny niższe;
- Wyższe rośliny.
Podkrólestwo „niższe rośliny”
To podkrólestwo obejmuje glony - najprostszą w budowie i najstarsze rośliny. Jednak świat alg jest bardzo różnorodny i liczny.
Większość z nich żyje w wodzie lub na wodzie. Ale są glony, które rosną w glebie, na drzewach, na skałach, a nawet w lodzie.
Ciało glonów to plecha lub plecha, która nie ma ani korzeni, ani pędów. Glony nie mają narządów ani różnych tkanek, absorbują substancje (wodę i sole mineralne) całą powierzchnią ciała.
Podkrólestwo „rośliny niższe” składa się z jedenastu oddziałów glonów.
Znaczenie dla człowieka: uwalnianie tlenu; są zjadane; używany do produkcji agaru; wykorzystywane są jako nawozy.
Podkrólestwo „rośliny wyższe”
Do roślin wyższych zalicza się organizmy posiadające dobrze określone tkanki, narządy (wegetatywne: korzenie i pędy, generatywne) oraz rozwój indywidualny (ontogeneza), które dzielą się na okres embrionalny (embrionalny) i postembrionalny (postembrionalny).
Rośliny wyższe dzielą się na dwie grupy: rośliny zarodnikowe i rośliny nasienne.
Rośliny zarodnikowe rozprzestrzeniają się poprzez zarodniki. Rozmnażanie wymaga wody. Rośliny nasienne rozprzestrzeniają się przez nasiona. Do rozmnażania nie jest potrzebna woda.
Rośliny zarodnikowe dzielą się na następujące sekcje:
- mszaki;
- likofity;
- skrzypy;
- paprociowy.
Nasiona dzielą się na następujące sekcje:
- okrytozalążkowe;
- nagonasienne.
Przyjrzyjmy się im bardziej szczegółowo.
Dział „mszaki”
Mszaki to nisko rosnące rośliny zielne, których ciało jest podzielone na łodygę i liście, posiadają rodzaj korzeni - ryzoidy, których funkcją jest wchłanianie wody i zakotwiczenie rośliny w glebie. Oprócz tkanki fotosyntetycznej i naziemnej mchy nie mają innych tkanek. Większość mchów to rośliny wieloletnie, które rosną tylko na obszarach wilgotnych. Mszaki to najstarsza i najprostsza grupa. Jednocześnie są dość różnorodne i liczne, a pod względem liczby gatunków ustępują jedynie okrytonasiennym. Ich gatunków jest około 25 tysięcy.
Mszaki dzielą się na dwie klasy - wątrobowe i filofitowe.
Wątrobowce to najstarsze mchy. Ich ciało to rozgałęziona płaska plecha. Żyją głównie w tropikach. Przedstawiciele wątrobowców: mchy Merchantia i Riccia.
Mchy liściaste mają pędy składające się z łodyg i liści. Typowym przedstawicielem jest mech lniany kukułkowy.
U mchów możliwe jest rozmnażanie płciowe i bezpłciowe. Bezpłciowy może być wegetatywny, gdy roślina rozmnaża się przez części łodyg, plech lub liści, lub zarodnikowy. Podczas rozmnażania płciowego u mszaków powstają specjalne narządy, w których dojrzewają nieruchome jaja i ruchliwe plemniki. Plemniki przedostają się przez wodę do komórek jajowych i zapładniają je. Następnie na roślinie wyrasta kapsułka z zarodnikami, które po dojrzewaniu rozpraszają się i rozprzestrzeniają na duże odległości.
Mchy preferują wilgotne miejsca, ale rosną na pustyniach, na skałach i w tundrach, ale nie występują w morzach i na glebach silnie zasolonych, w ruchomych piaskach i lodowcach.
Znaczenie dla człowieka: torf jest szeroko stosowany jako paliwo i nawóz, a także do produkcji wosku, parafiny, farb, papieru, a także w budownictwie jako materiał termoizolacyjny.
Podziały na „mocofity”, „ogoniaste” i „paprociowe”
Te trzy działy roślin zarodnikowych mają podobną budowę i rozmnażanie, większość z nich rośnie w miejscach zacienionych i wilgotnych. Drzewiaste formy tych roślin są bardzo rzadkie.
Paprocie, mchy klubowe i skrzypy to starożytne rośliny. 350 milionów lat temu były to duże drzewa, tworzyły lasy na planecie, ponadto są obecnie źródłem złóż węgla.
Nieliczne gatunki roślin z oddziałów paproci, skrzypu polnego i likofity, które przetrwały do dziś, można nazwać żywymi skamieniałościami.
Zewnętrznie różne rodzaje mchy, skrzypy i paprocie różnią się od siebie. Ale są podobne pod względem struktury wewnętrznej i reprodukcji. Mają bardziej złożoną strukturę niż rośliny omszałe (mają w swojej strukturze więcej tkanki), ale są prostsze niż rośliny nasienne. Należą do roślin zarodnikowych, ponieważ wszystkie tworzą zarodniki. Możliwe jest u nich zarówno rozmnażanie płciowe, jak i bezpłciowe.
Najstarszymi przedstawicielami tych rzędów są mchy klubowe. Obecnie mech klubowy można spotkać w lasach iglastych.
Skrzypy występują na półkuli północnej, obecnie są reprezentowane wyłącznie przez zioła. Skrzypy można spotkać w lasach, bagnach i na łąkach. Przedstawicielem skrzypu jest skrzyp, który rośnie zwykle na glebach kwaśnych.
Paprocie stanowią dość liczną grupę (ok. 12 tys. gatunków). Wśród nich znajdują się zarówno trawy, jak i drzewa. Rosną niemal wszędzie. Przedstawicielami paproci są struś i orlica.
Znaczenie dla człowieka: starożytne pteridofity dostarczyły nam złóż węgla, który służy jako paliwo i cenne surowce chemiczne; niektóre gatunki są wykorzystywane w żywności, w medycynie i jako nawozy.
Dział „okrytozalążkowe” (lub „kwitnące”)
Rośliny kwitnące- To najliczniejsza i najlepiej zorganizowana grupa roślin. Istnieje ponad 300 tysięcy gatunków. Ta grupa stanowi większość osłona roślinna planety. Prawie wszyscy przedstawiciele otaczającego nas świata roślin, zarówno dzikich, jak i ogrodowych, są przedstawicielami okrytozalążkowych. Można wśród nich znaleźć wszystkie formy życia: drzewa, krzewy i trawy.
Główną różnicą między okrytozalążkowymi jest to, że ich nasiona są pokryte owocem powstałym z jajnika słupka. Owoc chroni nasiona i ułatwia ich rozpowszechnianie. Okrytozalążkowe produkują kwiaty, narząd rozmnażania płciowego. Charakteryzują się podwójnym zapłodnieniem.
W szacie roślinnej dominują rośliny kwiatowe, jako najbardziej przystosowane do współczesnych warunków życia na naszej planecie.
Wartość dla człowieka: stosowany do celów spożywczych; uwalniać tlen do środowiska; używany jako materiały budowlane i paliwo; stosowane w przemyśle medycznym, spożywczym i perfumeryjnym.
Dział „nagonasienne”
Nagonasienne są reprezentowane przez drzewa i krzewy. Nie ma wśród nich ziół. Większość nagonasiennych ma liście w postaci igieł. Wśród nagonasiennych wyróżnia się duża grupa drzew iglastych.
Około 150 milionów lat temu w roślinności planety dominowały drzewa iglaste.
Znaczenie dla człowieka: tworzą lasy iglaste; uwalniają duże ilości tlenu; wykorzystywane jako paliwo, materiały budowlane, w przemyśle stoczniowym i przy produkcji mebli; stosowany w medycynie i przemyśle spożywczym.
Różnorodność flory, nazwy roślin
Powyższa klasyfikacja jest kontynuowana; działy dzielą się na klasy, klasy na rzędy, następnie rodziny, następnie rodzaje i wreszcie gatunki roślin.
Królestwo roślin jest ogromne i różnorodne, dlatego zwyczajowo używa się nazw botanicznych dla roślin, które mają podwójną nazwę. Pierwsze słowo w nazwie oznacza rodzaj rośliny, a drugie gatunek. Tak będzie wyglądać taksonomia dobrze znanego rumianku:
Królestwo: rośliny.
Dział: kwitnienie.
Klasa: dwuliścienna.
Zamówienie: astroflora.
Rodzina: Asteraceae.
Rodzaj: rumianek.
Typ: rumianek.
Klasyfikacja roślin ze względu na formy życiowe, opis roślin
Królestwo roślin jest również klasyfikowane według form życia, to znaczy według zewnętrznego wyglądu organizmu roślinnego.
- Drzewa to rośliny wieloletnie ze zdrewniałymi częściami nadziemnymi i wyraźnym pojedynczym pniem.
- Krzewy są również roślinami wieloletnimi ze zdrewniałymi częściami nadziemnymi, jednak w przeciwieństwie do drzew nie mają wyraźnie określonego jednego pnia, a rozgałęzianie rozpoczyna się przy ziemi i tworzy się kilka równych pni.
- Krzewy są podobne do krzewów, ale są niskie - nie wyższe niż 50 cm.
- Podkrzewy są podobne do krzewów, różnią się jednak tym, że zdrewniałe są tylko dolne części pędów, a górne wymierają.
- Liany to rośliny z przylegającymi, pnącymi i pnącymi łodygami.
- Sukulenty to rośliny wieloletnie, których liście lub łodygi magazynują wodę.
- Zioła to rośliny o zielonych, soczystych i niezdrewniałych pędach.
Rośliny dzikie i uprawne
Do różnorodności świata roślin przyczynił się także człowiek, a dziś rośliny można podzielić także na dzikie i uprawne.
Dzikie - rośliny w przyrodzie, które rosną, rozwijają się i rozprzestrzeniają bez pomocy człowieka.
Rośliny uprawne pochodzą od roślin dzikich, ale uzyskuje się je w drodze selekcji, hybrydyzacji lub inżynierii genetycznej. To wszystko są rośliny ogrodowe.
Biosfera Ziemi obejmuje co najmniej 5 (najprawdopodobniej 20, a może nawet 50) milionów. różne rodzajeŻywe stworzenia. Flora jest bogata i różnorodna (ponad 500 tys. gatunków). Królestwo Roślin (Vegetabilia, Plantae lub Phytobiota) często dzieli się na trzy podkrólestwa: Algi czerwone lub algi karmazynowe (Rhodobionta), algi prawdziwe (Phycobionta) i rośliny wyższe, czyli organizmy embrionalne (Embryobionta). Pierwsze dwa podkrólestwa zaliczane są do roślin niższych (thallaceae, czyli plechy – Thallophyta). Grupa ta zrzesza najprościej zorganizowane rośliny (jednokomórkowe, kolonialne i wielokomórkowe) żyjące w środowisku wodnym, zwłaszcza w morzach i oceanach. W niektórych nowoczesne systemy W świecie organicznym ma to jedynie znaczenie historyczne, ponieważ wcześniej eukariotyczne formy jednokomórkowe, mobilne, a teraz wszystkie niższe rośliny, często zaliczają się do królestwa Protista.
Rośliny wyższe nazywane są także pędami lub roślinami liściastymi (Cormbionta, Cormophyta); telomiczny (Telobionta, Telomophyta); Rośliny lądowe.
Podkrólestwo roślin wyższych charakteryzuje się następującymi głównymi cechami.
Głównie lądowy tryb życia. Wyższe rośliny są mieszkańcami powietrza. W trakcie długiego procesu ewolucyjnego wyłoniły się nowe gatunki przystosowane do życia w warunkach lądowych. Obecność form wodnych wśród roślin wyższych (rdestnica, elodea, akwarela i inne) jest zjawiskiem wtórnym.
Wejście w ziemskie warunki siedliskowe dało potężny impuls do restrukturyzacji całej organizacji rośliny. W warunkach lądowych poprawiło się oświetlenie roślin, co aktywowało proces fotosyntezy, doprowadziło do wzrostu asymilatów, objętości roślin jako całości i spowodowało konieczność ich dalszego podziału morfologicznego. Ciało wegetatywne rośliny okazało się podzielone na dwie części (nadziemną i podziemną), pełniące różne funkcje. Zatem rośliny wyższe charakteryzują się podziałem morfologicznym na dwa główne organy wegetatywne: korzeń i pęd. Łodyga i liście są składnikami pędu (jak gdyby były organami tego samego rzędu). Wszystkie liściaste rośliny wyższe należą do grupy morfologicznej - pędy. Wśród nowoczesnych roślin tej grupy dominują formy wysoce zorganizowane, dobrze przystosowane do zróżnicowanych warunków życia terenu. Charakteryzują się licznymi modyfikacjami głównych narządów i ich składników (bulw, rozłogów, kolców, wąsów, łusek, cebul i innych). Istnieje również wielu prymitywnych przedstawicieli o prostszej organizacji, którzy nie mają korzeni. Mszaki liściaste (len kukułkowy i inne) to przede wszystkim rośliny pozbawione korzeni. Aby wchłonąć wodę, tworzą ryzoidy. Pęcherzowiec jest rośliną wtórną bez korzeni (żyje w górnych warstwach wody).
Nie wszystkie rośliny wyższe mają części nadziemne podzielone na organy wegetatywne. Mchy wątrobowe są często reprezentowane przez zieloną, dychotomicznie rozgałęzioną płytkę pełzającą po ziemi i przymocowaną do niej ryzoidami. Tworzą grupę morfologiczną plechy lub roślin plechy.
Rośliny wyższe charakteryzują się bardziej złożonym zróżnicowaniem anatomicznym tkanek. Środowisko powietrzne charakteryzuje się dużą zmiennością wielu czynników środowiskowych i większym ich kontrastem. W warunkach lądowych rośliny rozwinęły złożony system tkanek powłokowych. Najważniejszą wyspecjalizowaną tkanką powłokową, bez której rozwój lądu nie jest możliwy, jest naskórek. Z punktu widzenia ewolucji ma bardzo starożytne pochodzenie. Ciało pierwszych znanych roślin lądowych (nosorożców) było pokryte naskórkiem, na którym znajdowały się aparaty szparkowe regulujące wymianę gazową i transpirację. Następnie powstały tkanki wtórne (peryderma) i trzeciorzędowe (rytidome).
W środowisku lądowym, w większości roślin wyższych, kompleksy tkanek przewodzących, mechanicznych, wydalniczych, wewnętrznych i innych typów również otrzymały najbardziej złożony rozwój.
Do normalnego funkcjonowania narządów podziemnych i naziemnych niezbędny jest szybki przepływ wody, minerałów i substancji organicznych. Osiąga się to poprzez rozwój specjalnych tkanek przewodzących wewnątrz ciała roślin wyższych: ksylemu, czyli drewna, łyka lub łyka. W górę, wzdłuż ksylemu, przemieszcza się woda wraz z rozpuszczonymi w niej minerałami, pobranymi z gleby przez korzenie oraz substancjami organicznymi wytwarzanymi przez same korzenie. W dół, przez łyko, przemieszczają się produkty asymilacji, głównie węglowodany. Tworzą się wyspecjalizowane elementy ksylemu przewodzące wodę – tchawice, a następnie tchawice, czyli naczynia. Pierścieniowe i spiralne tchawice i naczynia tworzą protoksylem, pory różne rodzaje i porowatość boczna (schodkowa, przeciwna, regularna, czasem przypadkowa) - metaksylem. Najstarszym rodzajem cewek porów jest skalaroidalność. Są charakterystyczne dla metaksylemu większości wyższych roślin zarodnikowych.
Wśród roślin zarodnikowych w metaksylemie niektórych paproci (na przykład paproci) występują naczynia łuskowate. Naczynia znajdują się również w ksylemie wtórnym wysoce zorganizowanych roślin nagonasiennych (Ephedra, Gnetum i Welwitschia). Jednakże u znanych paproci i nagonasiennych naczyń jest niewiele, a główne obciążenie funkcjonalne przenoszą tchawice. Odkryto je już u nosorożców.
Uważa się, że pierwiastki przenoszące produkty asymilacji w procesie ewolucji świata roślinnego pojawiły się przed przewodnikami wody. W norze odkryto wydłużone, cienkościenne komórki z kanalikami plazmodesmalnymi i porami, które mogły brać udział w przewodzeniu roztworów substancji organicznych. U mchów liściastych funkcję tę pełnią długie, cienkościenne komórki, lekko rozszerzone na końcach. Kilka takich komórek tworzy podłużny jednorzędowy sznur. Reszta wyższych zarodników i nagonasiennych charakteryzuje się tworzeniem komórek sitowych. Tylko okrytozalążkowe tworzą rurki sitowe, których segmenty powstają z komórek sitowych. Proces ich transformacji jest podobny do procesu przekształcania tchawek w segmenty naczyniowe. Rurki sitowe przewodzą produkty fotosyntezy wydajniej niż komórki sitowe. Ponadto każdemu segmentowi towarzyszy jedna lub więcej komórek towarzyszących.
Elementy przewodzące, tkanki mechaniczne i miąższ są pogrupowane w regularne kombinacje - wiązki naczyniowo-włókniste (promieniowe, koncentryczne, poboczne, dwuboczne). Najczęstsze są zabezpieczenia, otwarte (dwuliścienne) i typy zamknięte rośliny (jednoliścienne). Wyłania się centralny cylinder – stela – najpierw w formie najprostszej protosteli. Następnie, w wyniku wzrostu i komplikacji struktury łodygi, powstają siphonostele, dictyostele, eustele i ataxostele.
W roślinach wyższych tkanki mechaniczne również uległy silnemu rozwojowi. Żyjąc w środowisku wodnym, zapotrzebowanie na te tkanki było niewielkie, ponieważ woda dobrze wspierała ich ciała. W środowisku powietrza, którego gęstość jest wielokrotnie mniejsza niż woda, tkanki mechaniczne zapewniają roślinie odporność na obciążenia statyczne (grawitacja) i dynamiczne (tj. szybko zmieniające się) (podmuchy wiatru, uderzenia deszczu, uderzenia zwierząt itp.). W procesie ewolucji powstały i rozwinęły się wyspecjalizowane tkanki mechaniczne (sclerenchyma i collenchyma) w związku z postępującym rozczłonkowaniem i wzrostem masy rośliny.
Podobnie jak narządy, tkanki nie pojawiły się i nie rozwinęły się natychmiast. Roślinom wyższym Thallus brakuje rozwiniętego systemu przewodzącego. Tkanki mechaniczne są również słabo rozwinięte. Mając małe rozmiary i żyjąc w wilgotnych warunkach, siłę tych roślin w dużej mierze zapewnia elastyczność błon tworzących ich żywe komórki, nasyconych wodą. Badanie wymarłych roślin kopalnych ujawnia cały szereg form pośrednich, pokazując powstawanie i etapy rozwoju niektórych narządów i tkanek.
Zarodniki roślin wyższych mają bardziej złożoną strukturę niż zarodniki roślin niższych (glony). Są nieruchome, bez wici. Zarodniki roślin zarodnikowych wyższych (mszaków, likofitów, skrzypów, pteridofitów i psiloteform) są pokryte wielowarstwową błoną komórkową (sporodermą). Składa się z dwóch głównych warstw: twardej warstwy zewnętrznej (egzosporium) i cienkiej warstwy wewnętrznej (endosporium). Charakterystyczną cechą egzosporium, składającego się z celulozy, jest obecność sporollininy, związku wielkocząsteczkowego o wyjątkowej stabilności; podobny pod względem właściwości fizycznych i chemicznych do kutyny. W roślinach niższych tworzą się zoospory i aplanospory (pozbawione wici). Nie mają otoczki polisacharydowej. Exosporium jest wyjątkowo trwałe, wodoodporne i odporne na działanie wody wysokie temperatury, chemikalia, narażenie na mikroorganizmy. Dlatego zarodniki roślin lądowych mogą pozostać żywe przez długi czas (czasami przez dziesięciolecia). Pomaga to przetrwać okresy niesprzyjające kiełkowaniu, co jest szczególnie ważne w warunkach lądowych. Ze względu na ich mikroskopijne rozmiary często są transportowane na znaczne odległości. Zatem w warunkach życia na lądzie konieczne były ostre zmiany adaptacyjne w strukturze zarodników. Za pomocą zarodników gatunki rozpraszają się i znoszą niesprzyjające warunki. Muszle zarodników (zwłaszcza ich warstwy zewnętrzne) są również dobrze zachowane w warstwach geologicznych, w stanie kopalnym. Wiele dawno wymarłych roślin znanych jest jedynie z pozostałości sporoderm.
Bardziej prymitywne rośliny wyższe wytwarzają identyczne zarodniki (izospory) zarówno pod względem wielkości, jak i cech fizjologicznych (rośliny morfologicznie homosporyczne). W sprzyjających warunkach izospory „kiełkują” – dzielą się i tworzą pędy biseksualne (gametofity). U mchów, skrzypów, paproci i psilotów żyją niezależnie, niezależnie od sporofitu. Żywią się różnie: pędami autotroficznym (ziemne, zielone), mikotroficznym - symbioza z grzybami (podziemnymi, bezbarwnymi) i miksotroficznym (półpodziemnymi).
Jednakże wśród roślin lądowych istnieje wiele form morfologicznie heterosporycznych, które wytwarzają zarodniki różniące się wielkością i zawsze cechy funkcjonalne(heterospory). Podczas kiełkowania małe zarodniki (mikrospory) dają początek pędom męskim, podczas gdy duże (megaspory) dają pędy żeńskie. Tworzą się odpowiednio na jednym lub różnych osobnikach w mikro- i megasporangiach.
Współczesne skrzypy charakteryzują się różnorodnością fizjologiczną. Identyczne zarodniki na podłożach o różnej troficzności i formie zaopatrzenia w wodę Różne rodzaje pędy - męskie (w złych warunkach wzrostu), żeńskie i biseksualne (w sprzyjających warunkach). Wynika to z faktu, że jajo gromadzi składniki odżywcze niezbędne dla rozwijającego się zarodka po zapłodnieniu. Różnorodność fizjologiczna współczesnych skrzypów jest „echem” różnorodności morfologicznej ich przodków.
W procesie ewolucji heterosporności towarzyszy redukcja pędów, zwłaszcza męskich. Często składają się tylko z jednej komórki ciała wegetatywnego i jednego antheridium. Zarodek żeński oprócz powstania komórki jajowej musi zapewnić bezpieczeństwo zygoty i rozwój zarodka, który we wczesnych stadiach nie jest zdolny do samodzielnego życia. U heterosporycznych likofitów i pteridofitów prothalla rozwija się wewnątrz megaspory lub częściowo wystaje poza muszlę. Są one bardziej niezawodnie chronione niż pędy biseksualne roślin morfologicznie homosporycznych. Megaspory likofitów i pteridofitów pełnią również funkcję rozprzestrzeniania się gatunków. U roślin nasiennych megaspora nigdy nie opuszcza sporofitu macierzystego.
Rośliny lądowe charakteryzują się tworzeniem zasadniczo nowych wielokomórkowych narządów rozrodczych lub narządów procesów bezpłciowych i seksualnych (tj. Zarodni i gametangiów). Wynika to z ochrony zarodników i gamet przed wpływami zewnętrznymi w złożonym środowisku lądowym. Warstwy zewnętrzne są sterylizowane (powstaje ściana); tylko tkanki wewnętrzne są zdolne do wytwarzania zarodników i gamet. Ściana mocno zatrzymuje wilgoć i chroni rozwijające się zarodniki i gamety przed wysychaniem. Cecha ta jest jedną z najważniejszych w warunkach ziemskiej egzystencji.
Ściana zarodni może być jednowarstwowa lub wielowarstwowa. Liczba zarodników w zarodniach jest różna. U homosporycznych roślin wyższych w zarodniach bardzo rzadko tworzy się tylko 8 zarodników, zwykle co najmniej 32 zarodniki. Wiele z nich ma dwa lub cztery razy więcej, niektóre prymitywne paprocie mają do 15 000 zarodników. W formach heterosporalnych w każdym mikrosporangium powstają również co najmniej 32 mikrospory. Jednak megasporangium zwykle wytwarza jedną megasporę.
Narządy rozrodcze roślin wyższych są zawsze dwojakiego rodzaju: męskie - antheridia i żeńskie - archegonia. W antheridium powstają męskie komórki rozrodcze (gamety męskie) - plemniki, a w archegonium - żeńskie komórki rozrodcze (gamety żeńskie) - jajo. Antheridia mają kształt owalny lub kulisty. Pod jednowarstwową ścianą antheridium powstaje tkanka spermatogenna, z komórek, z których powstają wiciowe plemniki. Do czasu dojrzewania, w obecności wilgoci, ściana otwiera się, a plemniki przemieszczają się w kierunku archegonii za pomocą wici.
Archegonia ma kształt kolby. Górna wąska część to szyja, dolna rozszerzona część to brzuch. Pod osłoną jednowarstwowej ściany wewnątrz szyi rozwijają się komórki kanalików szyjnych, a w jamie brzusznej jedna lub dwie komórki kanalików brzusznych i duża kulista komórka jajowa. Do czasu dojrzewania komórki jajowej komórki kanalików szyjnych, jamy brzusznej, a także komórki górnej ściany stają się śluzem. Część śluzu jest wydzielana poza archegonium. Śluz zawiera substancje, które mają pozytywny wpływ chemotaktyczny na plemniki. Płyną do archegonium przez śluz szyi i przemieszczają się w stronę jaja.
W cyklu życiowym zarodnie i gametangie ograniczają się do różnych faz rozwoju (formy lub pokolenia). Obserwuje się również redukcję gametangi w formach heterosporycznych. U wszystkich nagonasiennych antheridia są zmniejszone, a archegonia są zmniejszone u Gnetum i Welwitschia. U wszystkich okrytonasiennych gametangi w ogóle nie powstają.
W roślinach wyższych nie tworzą się izogamety i heterogamety (ruchliwe komórki rozrodcze różnych płci, różniące się wielkością), które występują w roślinach niższych. Zróżnicowanie płciowe u roślin wyższych nasiliło się i doprowadziło do ostrego dymorfizmu gamet. Jaja gromadzą składniki odżywcze, dzięki czemu są większe i bardziej nieruchome. Plemniki i plemniki są prawie pozbawione rezerwowych składników odżywczych. Zatem rośliny wyższe charakteryzują się anizogametami, które różnią się wielkością i stopniem mobilności.
Dymorfizm gamet ma ogromne znaczenie biologiczne. Nierównomierny rozkład składników odżywczych między gametami męskimi i żeńskimi zapewnia większą liczbę fuzji gamet niż w przypadku równomiernego rozkładu tej samej masy składników odżywczych między gametami. W trakcie ewolucji roślin zwiększył się dymorfizm gamet.
Wraz ze wzrostem zróżnicowania płciowego liczba gamet męskich w gametangium wzrosła, a wręcz przeciwnie, liczba gamet żeńskich spadła. Pojawiło się archegonium z jedną dużą i nieruchomą komórką jajową. Duża liczba jaj w archegonii może występować tylko w nietypowych przypadkach. Zwiększona liczba plemników zwiększa prawdopodobieństwo odbycia stosunku płciowego. Towarzyszyło temu zmniejszenie ich wielkości, co ułatwiło przemieszczanie się plemników w najcieńszych warstwach wody. Stężenie składników odżywczych w jednym dużym jaju przyczynia się do rozwoju pełniejszego potomstwa.
Rośliny lądowe charakteryzują się oogamią. Proces zapłodnienia (syngamy) zachodzi wewnątrz archegonium. U prymitywnych roślin wyższych nawożenie następuje przy wilgotnej pogodzie, podczas deszczu lub silnej rosy. Ruchliwe gamety męskie z wici (plemniki) poruszają się niezależnie w warstwie wody i docierają do archegonii. U większości nagonasiennych i wszystkich okrytonasiennych, w wyniku przystosowania się do życia na lądzie, powstał szczególny rodzaj oogamii - syfonogamia. Gamety męskie tracą ruchliwość. Proces nawożenia zachodzi bez obecności pożywki w formie kropli. Funkcję dostarczania i ochrony męskich gamet pełni sam gametofit (ziarno pyłku), poprzez tworzenie łagiewki pyłkowej. Zapewniają one większą niezawodność procesu nawożenia.
W wyniku procesu seksualnego powstaje zygota, z której powstaje wielokomórkowy zarodek roślin wyższych. Podobnie jak zygota, wszystkie komórki zarodka charakteryzują się diploidalnym zestawem chromosomów, zawierającym materiał dziedziczny rodziców o nieidentycznym charakterze genetycznym. Zapewnia to pojawienie się bardziej zróżnicowanego genetycznie potomstwa w wyniku rekombinacji genów rodzicielskich. Stwarzają się sprzyjające warunki dla doboru naturalnego. Na tym właśnie polega biologiczna rola procesu seksualnego.
Zarodek to młody sporofit następnego pokolenia. Następnie stopniowo tworzy się dorosły sporofit. Specyfika roślin wyższych - obecność zarodka wielokomórkowego - umożliwiła niemieckiemu botanikowi W. Zimmermannowi, radzieckiemu botanikowi A. Takhtadzhyanowi i amerykańskiemu A. Cronquistowi nazwanie podkrólestwa roślin wyższych - organizmów embrionalnych (Embryobionta).
U roślin wyższych, w krytycznie wczesnych stadiach, młody zarodek (sporofit) rozwija się w żeńskim gametangium pod ochroną matki. W wyższych roślinach zarodnikowych organizmem macierzystym jest gametofit, a w roślinach nasiennych sam sporofit (ponieważ gametofit jest bardzo zredukowany).
Rośliny wyższe charakteryzują się heteromorficznym cyklem życiowym (ryc. 1). W roślinach zarodnikowych trwa od zarodnika do zarodnika, u roślin nasiennych trwa od nasionka do nasionka. Obejmuje dwa procesy reprodukcyjne: bezpłciowy (tworzenie się zarodników) i seksualny. Cecha charakterystyczna roślin wyższych jest obecność prawidłowej zmiany faz rozwojowych, czyli przemiany pokoleń: płciowego (gametofit = prothallus = haplonta = haplofaza) i bezpłciowego (sporofit = diplonta = diplofaza). Jak zauważono powyżej, u wielu roślin wyższych (mchy, skrzypy, paprocie itp.) Pokolenia te są niejako odrębnymi fizjologicznie niezależnymi organizmami, a procesy reprodukcyjne są rozdzielone nie tylko przestrzennie, ale także w czasie.
Ryż. 1. Schemat cyklu życiowego morfologicznie homospornej rośliny - mchu klubowego (Lycopodium clavatum): 1 – sporofit (roślina dorosła); 2 – sporofil ze sporangium; 3–6 – rozwój zarodników z komórki macierzystej (sporocytu) na drodze mejozy; 7 – spór; 8 – kiełkowanie zarodników; 9 – gametofit biseksualny (talus); 10 – anteryd; 11 – plemniki; 12 – archegonium z jajkiem; 13 – archegonium z jajkiem i plemnikiem; 14 – podziały zygoty (rozwój zarodka); 15 – pozostałości narośla; 16 – młody sporofit.
1–7,14,16 – narządy i struktury sporofitu; 8–13,15 – narządy i struktury wzrostu.
U mchów, a zwłaszcza u roślin nasiennych, jedno z pokoleń jest podporządkowane drugiemu i fizjologicznie jest jakby zredukowane do swojego organu. U mchów dominuje gametofit, u wszystkich innych roślin wyższych dominuje sporofit, często sięgający duże rozmiary. U wszystkich roślin wyższych miejscem podziału redukcyjnego (mejozy) jest okres powstawania zarodników. Z jednej diploidalnej komórki macierzystej zarodników powstaje tetrada haploidalnych zarodników (4 mejospory).
Saprofit kończy rozwój ontogenetyczny wraz z utworzeniem wielokomórkowej zarodni z zarodnikami. U większości roślin wyższych, z wyjątkiem mszaków, zarodnie powstają na specjalnych narządach - sporangoforach (nosicielach zarodni). Pochodzenie, struktura i kształt sporangioforów są zróżnicowane. Częściej mają płaski kształt przypominający liść i nazywane są sporofilami.
Po wykiełkowaniu haploidalnych zarodników powstaje haploidalne pokolenie płciowe - gametofit. Tylko u mszaków z zarodników rozwija się splątek (przedrostek) - nitkowata lub blaszkowata formacja, z której powstaje gametofit. Cykl się powtarza.
W przeciwieństwie do roślin niższych zarodniki u roślin wyższych nie przeprowadzają procesu rozmnażania („rozmnażania własnego rodzaju”). Nawet w przypadkach, gdy zarodniki (w morfologicznie homosporycznych) i megaspory (w morfologicznie heterosporycznych) rośliny pełnią funkcję rozproszenia, powstają z nich biseksualne lub żeńskie gametofity (talule) - pokolenia, które znacznie różnią się pod względem cech morfologicznych, cytologicznych i funkcjonalnych z sporofitu, w którego zarodniach powstał.
Rozmnażanie płciowe jest również niezwykłe w przypadku roślin wyższych. Z zygoty nie rozwija się osobnik podobny do rodzica, a kolejnym pokoleniem heteromorficznego cyklu życiowego jest sporofit.
Pojawienie się nowych osobników gatunku następuje dopiero w wyniku połączenia dwóch procesów rozrodczych - zarodnikowania i procesu seksualnego. U roślin zarodnikowych wyższych rozmnażanie następuje w wyniku gametosporii (jeśli dominuje gametofit – mszaki) lub sporogamii (jeśli dominuje sporofit – reszta to zarodniki) (Sautkina, Poliksenova, 2001). U roślin zarodnikowych wyższych zarodnikowanie i proces płciowy są oddzielone przestrzennie i zachodzą w różnych pokoleniach.
Podczas ewolucji roślin nasiennych dochodzi do dużej aromorfozy - pojawia się specjalny rodzaj megasporangium (megasinangium) - zalążek (zalążek). Procesy powstawania megaspor, gametofitu żeńskiego, tworzenia gamet (jaj), procesu zapłodnienia i rozwoju zarodka zachodzą w jednym narządzie. W rezultacie sama komórka jajowa zamienia się w nasienie. Zarodnikowania i procesu płciowego nie można już rozdzielić i na ich podstawie powstaje specjalny rodzaj rozmnażania - rozmnażanie nasion. U okrytozalążkowych procesy te łączą się nie tylko przestrzennie, ale także czasowo. Obydwa procesy następują po sobie bardzo szybko, niemal bez przerwy. Pędy są znacznie zmniejszone, a okresy ich rozwoju znacznie się skracają. Okrytozalążkowe wyraźnie pokazują końcowy efekt heterosporowości - skrócenie czasu trwania cyklu życiowego. Megaspora utraciła także zdolność do rozprzestrzeniania się gatunku, funkcję tę pełni nasiono.
Większość roślin wyższych charakteryzuje się rozmnażaniem wegetatywnym. Wyjątkiem jest wiele nagonasiennych, a wśród okrytonasiennych - roślin jednorocznych i dwuletnich. Formy naturalnego rozmnażania wegetatywnego są niezwykle różnorodne i często wyspecjalizowane, zwłaszcza u roślin okrytozalążkowych. Rośliny wyższe mogą rozmnażać się za pomocą organów wegetatywnych (plechy, korzenie, pędy) i ich części. Powszechną niewyspecjalizowaną formą rozmnażania wegetatywnego jest fragmentacja, zarówno w wyniku wpływu losowych czynników mechanicznych (wpływ wiatru, prądów, ruchu i gryzienia zwierząt itp.), jak i w wyniku śmierci niektórych komórki. Wyspecjalizowane formy rozmnażania wegetatywnego są również szeroko charakterystyczne dla pokoleń haploidalnych i diploidalnych, gdy są one dominujące. W roślinach zarodnikowych tworzą się pąki lęgowe, gałązki, liście, ciała czerwowe, pędy ukorzeniające, pąki przypadkowe (przypadkowe) (paprocie), podziemne kłącza i inne urządzenia. Organizmy potomne okrytonasiennych zawsze rozwijają się z pąków, które tworzą się na różnych częściach organów wegetatywnych (korzeniech, łodygach, liściach). Ich występowanie często wiąże się z mechanicznym uszkodzeniem narządu (naturalnym i sztucznym). Powszechnymi wyspecjalizowanymi organami wegetatywnego rozmnażania roślin kwiatowych są kłącza, podziemne i nadziemne rozłogi (wąsy), cebule, bulwy bulwiaste, bulwy, szyszki korzeniowe i inne.
Rośliny wyższe powstały z alg, ponieważ w historii geologicznej świata roślin erę roślin wyższych poprzedziła era glonów. Hipotezy te pojawiły się pod koniec XIX w. (F. Bower, F. Fritsch, R. Wettstein). Pierwsze wiarygodne rośliny lądowe znane są jedynie z zarodników i datowane są na początek okresu syluru ery paleozoicznej (430 mln lat temu). Na podstawie zachowanych mikroskamieniałości lub odcisków organów opisano rośliny lądowe z osadów górnego syluru i dolnego dewonu. Pierwsze wyższe rośliny są zjednoczone w grupie nosorożców. Pomimo morfologicznej i anatomicznej prostoty budowy były to rośliny typowo lądowe. Mieli kutynowany naskórek ze szparkami, rozwinięty system przewodzący i wielokomórkowe zarodnie z zarodnikami z trwałymi błonami ochronnymi. Można zatem przypuszczać, że proces zagospodarowania przestrzennego rozpoczął się znacznie wcześniej – we wczesnym paleozoiku (w okresie ordowiku czy kambru).
Wyższe rośliny mają kompleks wspólne cechy, co sugeruje jedność ich pochodzenia z jednej grupy przodków (pochodzenie monofiletyczne). Nie brakuje jednak zwolenników poglądów na temat pochodzenia polifiletycznego, także w obrębie określonych grup roślin wyższych (mszaki, okrytozalążkowe). Według ich poglądów pierwotna grupa glonów miała różne typy cykli reprodukcyjnych i dała początek dwóm niezależnym liniom ewolucji.
Długi czas Za wyjściową grupę roślin wyższych uznano algi brunatne (G. Schenk, G. Potonje). Zwolennikiem tych poglądów był także K.I. Meyera. Charakteryzują się złożonymi cyklami rozwojowymi, w tym heteromorficznymi. Istnieją wszystkie rodzaje przemian pokoleń. Jest to jedna z najbardziej złożonych grup glonów, zarówno zewnętrznie, jak i wewnętrznie. Plecha charakteryzuje się wielokomórkową, często kompleksowo podzieloną plechą na narządy przypominające łodygę i liść. Wiele brunatnic ma strukturę tkankową (rozróżnia się tkanki asymilacyjne, magazynujące, mechaniczne i przewodzące). Przedstawiciele tego podziału zawierają wielokomórkowe zarodnie i gametangie. Jednak w naturze często działa prawo „niewyspecjalizowanego przodka”. Ponadto pierwsze rośliny wyższe charakteryzowały się prymitywną budową zewnętrzną i wewnętrzną. Jedną z trudności w przyjęciu tej hipotezy są także różnice w składzie pigmentu i rezerwowych składnikach odżywczych: algi brunatne posiadają chlorofil A i C (ten ostatni nie jest wykrywany w roślinach), dodatkowy pigment fukoksantyna, produktami rezerwowymi są laminaryna i alkohol heksawodorotlenowy manitol ( nie mają skrobi). Glony brunatne są również organizmami wyłącznie morskimi, a nie słodkowodnymi. Wśród roślin archegonialnych nie ma przedstawicieli flory morskiej. Spośród samych okrytozalążkowych 20–30 gatunków żyje w słonych wodach. Nie ma wątpliwości, że są to wtórne rośliny wodne, wysoce zorganizowane.
Wraz z pojawieniem się nowych informacji w drugiej połowie XX wieku, zielone glony ponownie zaczęto uważać za przodków roślin wyższych (L. Stebbins; M. Shafedo i in.). Zarówno rośliny wyższe, jak i algi zielone charakteryzują się obecnością podobnych barwników (głównym pigmentem fotosyntetycznym jest chlorofil A, pigmentami pomocniczymi są chlorofil B, α- i β-karoten, podobne ksantofile); ich plastydy mają dobrze zdefiniowany układ wewnętrznych membrany. Produktem asymilacji (głównym węglowodanem magazynującym) jest skrobia, która odkłada się w chloroplastach, a nie w cytoplazmie, jak u innych fotosyntetycznych eukariontów. W roślinach wyższych i niektórych zielonych algach najważniejszym składnikiem ściany komórkowej jest celuloza. Istnieje również podobieństwo między niektórymi nosorożcami a niektórymi zielonymi algami pod względem wzorców rozgałęzień. Niektóre współczesne chaetophorany (rząd Chaetophorales) mają wielokomorowe gametangie. Istnieją również podobieństwa w cyklach życia niektórych przedstawicieli. Oprócz ruchliwych zoospor zielone algi mają także nieruchome aplanospory, tak charakterystyczne dla roślin wyższych. Żyją głównie w zbiornikach słodkowodnych, ale spotyka się je również na lądzie. Różnorodność morfologiczna i ekologiczna, różnorodność strategii życiowych pozwoliła im ewoluować w różnych kierunkach. Zatem według większości współczesnych botaników prawdopodobnymi przodkami roślin wyższych mogą być wielokomórkowe zielone algi słodkowodne lub słonawe o heterotrychicznej (różnorodnej) strukturze plechy.
Powszechna stała się także hipoteza o pochodzeniu roślin wyższych z organizmów podobnych do żywych characeae. Obie grupy łączy charakter tworzenia międzykomórkowej płytki pektynowej (zaangażowany jest fragmoplate - układ mikrotubul znajdujących się w płaszczyźnie równikowej wrzeciona mitotycznego). Kierunki rozwoju są również takie same – od centrum do peryferii (odśrodkowo). Podobny typ tworzenia płytki międzykomórkowej występuje także u niektórych przedstawicieli klasy Ulothrix, charakteryzujących się różnorodną strukturą plechy (włóknistą, rzadziej blaszkowatą lub rurkową).
Oprócz złożonego podziału morfologicznego struktury plechy, charofity charakteryzują się wielokomórkowymi narządami rozmnażania płciowego, podobnie jak rośliny wyższe. Ich ważną cechą jest także obecność w procesie rozwoju stadium splątkowego, czyli przeddorosłego, oraz haploidalny charakter plechy (redukcja zygotyczna). Żyją w zbiornikach z wodą słodką i słonawą. Niektóre żyją wyłącznie w wilgotnych siedliskach lądowych. Pozostałości kopalnych glonów charofitowych znane są z osadów syluru ery paleozoicznej. Uważa się również, że mogły pochodzić od wysoce zorganizowanych zielonych alg okółkowych, podobnych do współczesnych chaetoforanów.
W literaturze przetłumaczono inne poglądy na temat pochodzenia roślin wyższych. Uważa się, że ich przodkami mogła być jakaś hipotetyczna grupa, która łączyła cechy alg brunatnych i zielonych. Istnieją inne, mniej powszechne hipotezy.
Sugerowano także, że przejście glonowego przodka roślin wyższych do warunków życia naziemnego znacząco ułatwiła symbioza z grzybami (teoria symbiogenezy). Jak wiadomo, symbioza z grzybami jest szeroko rozpowszechniona w przyrodzie. Na poziomie wewnątrzkomórkowym z narządami podziemnymi (endomikoryza) jest charakterystyczna dla większości roślin wyższych. Na początku ery paleozoicznej złożone glony wielokomórkowe zaczęły zasiedlać tereny przybrzeżne w ramach związku endomikoryzowego. Badania pozostałości najstarszych roślin wyższych wykazały, że etdomikoryza była wśród nich nie mniej powszechna niż wśród współczesnych. Obecność strzępek grzybów w tkankach narządu podziemnego prawdopodobnie przyczyniła się do intensywniejszego wykorzystania minerałów, zwłaszcza fosforanów, zawartych w ubogich w składniki odżywcze podłożach wczesnego paleozoiku. Dodatkowo zakłada się, że mogłoby to również zapewnić lepszą absorpcję wody i pomóc w zwiększeniu odporności roślin wyższych na przesuszenie, co jest niezwykle istotne w warunkach życia na lądzie. Podobne zależności można zaobserwować na przykładzie współczesnych roślin, które jako pierwsze zasiedliły gleby skrajnie ubogie. Gatunki z endomikoryzami mają znacznie większe szanse na przeżycie w takich warunkach. Możliwe jest zatem, że nie tylko jeden organizm, ale cały kompleks symbiotyczny jako pierwszy osiedlił się na lądzie.
Było kilka przesłanek pojawienia się roślin lądowych. Niezależny przebieg ewolucji świata roślin przygotował pojawienie się nowych, bardziej zaawansowanych form. W wyniku fotosyntezy glonów wzrosła zawartość tlenu w atmosferze planety, co umożliwiło rozwój życia na lądzie. W erze proterozoicznej (900 mln lat temu) stężenie tlenu w atmosferze wynosiło zaledwie 0,001 współczesnego poziomu, w kambrze (pierwszy okres ery paleozoicznej) - 0,01, a w sylurze - już 0,1. Wzrost zawartości tlenu koreluje z powstawaniem warstwy ozonowej, która blokuje część promieniowania ultrafioletowego. Na początkowych etapach rozwoju życia na Ziemi przyczyniał się do powstawania makrocząsteczek biologicznych, a jednocześnie działał jako czynnik ograniczający ewolucję w przypadku braku wystarczającej ilości tlenu w atmosferze. Jest niezbędna przede wszystkim do podziału jądra i komórek.
Pojawienie się roślin lądowych zbiega się z rozwojem procesu metabolizmu związków fenolowych, w tym garbników, antocyjanów, flawonoidów itp. Regulują one procesy wzrostu, przyczyniają się do rozwoju reakcji obronnych roślin, w tym przed czynnikami mutagennymi - promieniowanie jonizujące, promieniowanie ultrafioletowe, niektóre chemikalia.
W Ostatnio Hipoteza, że organizmy niższe – rozmaite glony, grzyby i bakterie – jako pierwsze zawładnęły lądem, tworząc razem ekosystemy lądowe, zyskuje coraz więcej zwolenników. Przygotowali podłoże, które później zostało zasymilowane przez rośliny. Paleozole znane są od wczesnego prekambru.
Według słynnego znawcy flory kopalnej S.V. Meyena (1987) bardziej prawdopodobne, że proces powstawania roślin wyższych nie zachodzi podczas wschodzenia glonów na lądzie, ale w populacji glonów lądowych. Czas ich powstania należy przypisać wcześniejszym okresom syluru.
Na początku ery paleozoicznej na rozległych obszarach miały miejsce duże procesy górotwórcze. Powstały Góry Skandynawskie, Sajany, Ałtaj, północna część Tien Shan itp. Spowodowało to stopniowe spłycanie wielu mórz i pojawienie się lądu w miejscu dawnych płytkich zbiorników wodnych. W miarę jak morza stawały się płytsze, wielokomórkowe glony zamieszkujące płytkie wody pozostawały na lądzie przez dłuższy czas. Przetrwały tylko te rośliny, które były w stanie przystosować się do nowych warunków życia. Przodkowie roślin wyższych musieli najpierw przystosować się do życia w słonawym, a następnie w świeża woda w ujściach rzek, w płytkich wodach lub na wilgotnych brzegach zbiorników wodnych.
Nowe siedlisko zasadniczo różniło się od pierwotnego siedliska wodnego. Charakteryzuje się: promieniowaniem słonecznym, niedoborem wilgoci, złożonymi kontrastami dwufazowego środowiska gruntowo-powietrznego. Jednym z kluczowych momentów wczesnego dotarcia do lądu było utworzenie zarodników z silnymi osłonami ochronnymi, ponieważ niedobór wilgoci był głównym czynnikiem krytycznym dla rozwoju powierzchni ziemi. Zarodniki były w stanie rozprzestrzeniać się po powierzchniach lądowych przez wiatr i przetrwać w suchych warunkach. Aby zarodniki mogły się rozproszyć, zarodnie muszą zostać uniesione nad podłoże. Dlatego rozwojowi sporofitu towarzyszył wzrost jego wielkości. Wymagało to większej ilości powietrza i produktów odżywczych mineralnych. Powstałe w ten sposób zwiększenie powierzchni rośliny osiągnięto poprzez jej maksymalne rozczłonkowanie w prosty sposób– rozwidlone rozgałęzienia osi naziemnej i podziemnej. W miarę jak rośliny rosły pod względem wielkości i różnicowania, pojawiły się struktury ułatwiające bardziej efektywne uwalnianie i rozprzestrzenianie się zarodników. Kolejnymi ważnymi procesami ewolucyjnymi przyczyniającymi się do rozwoju lądu była biosynteza kutyny przez rośliny i tworzenie ogólnie złożonej wyspecjalizowanej tkanki - naskórka ze aparatami szparkowymi. Jest w stanie chronić rośliny lądowe przed wysychaniem i przeprowadzać wymianę gazową. Rośliny wyższe ustabilizowały swoją wilgotność i uniezależniły się od wahań wilgotności powietrza i gleby. W niższych roślinach lądowych metabolizm wody nie jest ustabilizowany. Intensywność ich procesów życiowych całkowicie zależy od obecności wilgoci w siedlisku. Kiedy pojawia się susza, tracą wilgoć i popadają w letarg.
Podział morfologiczny roślin lądowych wywodzi się z heterotrichicznej plechy zielonych alg. Uważa się, że ich pełzające części dały początek formom plechowym (talusowym), a części wznoszące dały początek promieniowym. Plechy blaszkowate okazały się biologicznie mało obiecujące, gdyż powodowałyby zwiększoną konkurencję o światło. Przeciwnie, sekcje wznoszące uległy dalszemu rozwojowi, a następnie utworzyły promieniowo rozgałęzione struktury osiowe.
Od czasu pojawienia się roślin wyższych na lądzie rozwinęły się one w dwóch głównych kierunkach i utworzyły dwie główne gałęzie ewolucyjne: haploidalną i diploidalną.
Haploidalna gałąź ewolucji roślin wyższych charakteryzuje się postępującym rozwojem gametofitu i jest reprezentowana przez mszaki. Oprócz zapewnienia procesu seksualnego gametofit pełni główne funkcje narządów wegetatywnych - fotosyntezę, zaopatrzenie w wodę i odżywianie mineralne. Stopniowo ulegały poprawie, stawały się coraz bardziej złożone, zwiększając powierzchnię asymilacyjną i zostały poddane sekcji morfologicznej, aby zapewnić odżywianie i tworzenie zarodników rozwijającemu się sporofitowi. Przeciwnie, sporofit uległ redukcji. Zasadniczo ogranicza się do sporulacji i nie jest niezależnie żyjącym pokoleniem. Aby lepiej rozproszyć zarodniki, opracował różne urządzenia.
Proces seksualny u mszaków zachodzi w obecności wilgoci w postaci kropelek cieczy (męskie gamety są ruchliwe - plemniki dwuwiciowe). Dlatego gametofit jest często kojarzony z siedliskami wilgotnymi i nie może dotrzeć duże rozmiary. Haploidalny gametofit ma również mniejszy potencjał genetyczny niż diploidalny sporofit. Dlatego linia ewolucji roślin wyższych z dominacją gametofitu jest boczna, ślepa.
We wszystkich innych roślinach wyższych sporofit dominuje w cyklu rozrodczym. Diploidalny zestaw chromosomów wraz z aktywacją asymilacji rozszerzył możliwości procesów formatywnych. Sporofit w warunkach lądowych okazał się znacznie bardziej żywotny.
Punktem zwrotnym w ewolucji roślin lądowych było pojawienie się zdolności komórek do syntezy ligniny. Tworzyły tkanki przewodzące i podtrzymujące. Od okresu dewonu podziemne części sporofitu zamieniły się w korzenie, pełniąc funkcje wchłaniania i zakotwiczenia. Liście utworzyły się na nadziemnych częściach roślin wyższych. Zatem w miarę zwiększania się rozmiarów ciała roślin wyższych, zróżnicowanie anatomiczne i morfologiczne doprowadziło do powstania złożonych, wyspecjalizowanych tkanek i narządów. Wzmocniło to pozycję roślin wyższych w środowisku lądowym i przyczyniło się do wydajniejszej fotosyntezy. Obfite rozgałęzienia i powstawanie sporofitów o dużych rozmiarach wielokrotnie prowadziły do kolosalnej produktywności diaspor i ich skutecznego zasiedlania. Większość zbiorowisk roślin lądowych jest zdominowana przez sporofity.
Przeciwnie, gametofit w trakcie ewolucji stopniowo stawał się mniejszy i prostszy. W homosporycznych mchach, skrzypach i paprociach gametofity mają wygląd maleńkiej, niezróżnicowanej lub słabo zróżnicowanej zielonej plechy, zwanej protalem lub protalem. Maksymalna redukcja gametofitów wiąże się z separacją płci. Ich cel ogranicza się do realizacji głównej funkcji - zapewnienia procesu seksualnego. Obydwa typy gametofitów jednopłciowych (męskie i żeńskie) są znacznie mniejsze niż gametofity homosporycznych roślin lądowych. U heterosporycznych rozwijają się pod otoczką zarodników, a u homosporycznych rozwijają się poza nią.
Redukcja i uproszczenie gametofitów jednopłciowych następowała w przyspieszonym tempie podczas ewolucji. Straciły chlorofil, a ich rozwój nastąpił dzięki składnikom odżywczym sporofitu. Największą redukcję gametofitu obserwuje się w roślinach nasiennych. Gametofit męski jest reprezentowany przez ziarno pyłku, gametofit żeński u nagonasiennych jest pierwotnym bielmem haploidalnym, a u okrytozalążkowych jest workiem zarodkowym zalążka.
Na pierwszych etapach zagospodarowania terenu przez rośliny lądowe nie było konkurencji. Jednorodność i liczebność zarodników w osadach geologicznych wskazuje na ich niewielką różnorodność i szybki rozwój powierzchni. W czasach dewonu (400–345 mln lat temu) wyższe rośliny zarodnikowe diploidalnej linii ewolucji stały się liczniejsze i bardziej zróżnicowane. Po raz pierwszy pojawia się różnorodność morfologiczna. Następnie pojawia się wielokrotnie w różnych niepowiązanych ze sobą grupach roślin naczyniowych. Różnorodność ma istotne znaczenie biologiczne. W bardziej zorganizowanych roślinach zalążki, nasiona itp. powstają wyłącznie na podstawie heterospory.
Ostre zróżnicowanie form roślinnych nastąpiło w dewonie środkowym. Nisko rosnące nosorożce zastępuje się drzewiastymi, wysokimi (do 40 m wysokości) formami likofitów i skrzypów. W późnym dewonie rośliny drzewiaste utworzyły prawdziwe lasy. W stosunkowo krótkim okresie (późny dewon – karbon (karbon)) pojawiają się przedstawiciele wielu grup taksonomicznych pteridofitów. Zaczęli dominować nad zamieszkałą częścią ziemi. Planeta zaczęła się zielenić. Okres ten słusznie nazywany jest czasem paproci. Najbardziej bujny rozwój pokrywy roślinnej nastąpił pod koniec okresu karbońskiego. Wysokie drzewiaste likofity (lepidodendrony, sigillaria itp.), skrzypy (kalamity), pteridofity i paprocie nasienne tworzyły bujne zbiorowiska roślinne, pod wieloma względami podobne do flory współczesnych tropików. W tym czasie pojawiły się zwierzęta przypominające sosnę.
Pod koniec ery paleozoicznej (okres permu) niemal wszędzie na lądzie zaczęły dominować rośliny nagonasienne. Zastąpiły one dominujące do tej pory gatunki przypominające paprocie. Największa różnorodność form nagonasiennych istniała w mezozoiku (epoce nagonasiennych). Uważa się, że gwałtowna zmiana flory jest w dużej mierze związana z rosnącą suchością klimatu. Nagonasienne z bardziej rozwiniętym systemem przewodzenia okazały się lepiej przystosowane do zmienionych warunków życia. Ważne cechy adaptacyjne charakteryzują się procesem zapłodnienia wewnętrznego za pomocą łagiewki pyłkowej, charakterystycznym dla wielu przedstawicieli. I w końcu rozwinęli zalążki i nasiona, które odżywiały zarodek sporofitu i chroniły go przed zmiennymi kolejami życia lądowego. To główne zalety biologiczne roślin nasiennych
Jeszcze bardziej dostosowany do warunków środowisko są roślinami kwitnącymi lub okrytozalążkowymi. Uderzająca jest różnorodność ich rozmiarów, form życia, przystosowania do zapylania, rozprzestrzeniania się diaspor, wytrzymywania niesprzyjających okresów klimatycznych itp. Wszystkie te cechy umożliwiają roślinom kwitnącym pełne wykorzystanie ich potencjału ewolucyjnego i adaptacyjnego. Okazały się jedyną grupą roślin zdolną do tworzenia złożonych, wielowarstwowych zbiorowisk (szczególnie w nizinnych lasach tropików), składających się głównie, a czasem prawie wyłącznie z ich przedstawicieli. Przyczyniło się to do bardziej intensywnego i pełnego wykorzystania siedlisk, a także skuteczniejszego podboju terytoriów. Żadna grupa roślin nie była w stanie wykształcić tak różnorodnych adaptacji do określonych czynników środowiskowych. Tylko im udało się na nowo zagospodarować środowisko morskie - dziesiątki przedstawicieli okrytozalążkowych rosną w słonych wodach płytkich mórz wraz z glonami. Pojawiwszy się na początku okresu kredowego ery mezozoiku (sądzić o tym można na podstawie wiarygodnie określonych pozostałości kopalnych), pod koniec kredy zwykle dominują w większości ekosystemów. W stosunkowo krótkim czasie geologicznym, szacowanym na dziesięć do dwóch milionów lat, uległy one podstawowemu zróżnicowaniu ewolucyjnemu i rozprzestrzeniły się szeroko na całym świecie. na globus, szybko docierając do Arktyki i Antarktydy. Ich dominacja w pokryciu terenu trwa do dziś. Od ich żywotnej aktywności zależy przebieg procesów biosfery metabolizmu i przemian energetycznych, skład gazowy atmosfery, klimat, reżim wodny gruntów oraz charakter procesów glebowych. Większość zwierząt lądowych istnieje tylko dzięki okrytonasiennym. Tworzą swoje siedliska i są z nimi połączone różnymi połączeniami troficznymi i innymi konsortami. Wiele grup zwierząt powstało dopiero wtedy, gdy na ziemi zaczęły dominować rośliny kwitnące. Wiele stawonogów (zwłaszcza owadów) i niektórych kręgowców (zwłaszcza ptaków) charakteryzuje się ewolucją związaną z okrytonasiennymi. Człowiek jako gatunek biologiczny mógł powstać i istnieć jedynie dzięki obfitości roślin okrytozalążkowych.
Podobnie jak w świecie roślin, w świecie zwierząt obserwuje się równoległy kierunek ewolucji - od jajorodnego do żyworodnego. W roślinach - od tworzenia zarodników do tworzenia nasion. Rośliny nasienne zastąpiły rośliny zarodnikowe. Przecież zdecydowana większość zarodników, nie znajdując sprzyjających warunków, umiera. Zarodniki nie mają wystarczającej ilości składników odżywczych. Rozwój gametofitu i proces zapłodnienia w zarodnikach również wymagają pewnych warunków, których nie zawsze można zapewnić na lądzie. Nasiona zwykle zawierają składniki odżywcze (u nagonasiennych jest to bielmo haploidalne pierwotne, u okrytozalążkowych wtórne bielmo triploidalne, perysperma lub sam zarodek). Otoczka nasienna, często utworzona z tkanek powłoki (powłoki), jest niezawodna ochrona przed niekorzystnym wpływem środowiska. Nasienie jest znacznie bardziej podatne na adaptację niż zarodnik (jedna komórka). Większość nasion charakteryzuje się mniej lub bardziej długim okresem spoczynku. Okres spoczynku ma ogromne znaczenie biologiczne, pozwala przetrwać niesprzyjające pory roku, a także przyczynia się do bardziej odległego osadnictwa. Nasiona są organem roślinnym najlepiej przystosowanym do rozprzestrzeniania się.
W międzyczasie wielkość pokolenia gametofitów stopniowo malała i stawała się coraz bardziej zależna od sporofitu w zakresie odżywiania i ochrony.
Zatem pojawienie się roślin lądowych lub wyższych zapoczątkowało nową erę w życiu planety. Zagospodarowaniu lądu przez rośliny towarzyszyło pojawienie się nowych gatunków zwierząt. Sprzężona ewolucja roślin i zwierząt doprowadziła do kolosalnej różnorodności form życia na Ziemi i zmieniła jej wygląd. Rośliny wyższe są również powszechnie wykorzystywane przez człowieka w gospodarce i życiu codziennym. Co więcej, prawie wszystkie rośliny uprawne, z wyjątkiem niektórych glonów czerwonych (porfir itp.) i zielonych (chlorella, scenedesmus itp.) są roślinami wyższymi.
Podkrólestwo roślin wyższych zrzesza co najmniej 350 tysięcy gatunków. Większość taksonomistów dzieli je na 8 działów: Bryophytes, Rhiniformes, Mocophytes, Equisetaceae, Pteridophytes, Psilotformes, nagonasienne, okrytozalążkowe lub rośliny kwitnące. Jednak we współczesnych publikacjach akademickich liczba podziałów waha się od 5 do 14. Badając rośliny kopalne, paleobotanicy (S.V. Meyen i inni) zauważają, że między likofitami, skrzypami i pteridofitami nie ma pojedynczych rodzajów zajmujących pozycję pośrednią, łącząc cechy różnych działów, zbliżając je do siebie. Dlatego często są one łączone w jeden dział. Ponadto wspólną cechą ich cyklu reprodukcyjnego jest sekwencyjna przemiana niezależnie żyjących pokoleń heteromorficznych. Przeciwnie, Rhiniformes często dzielą się na 2 lub 3 niezależne sekcje, a mszaki - na 3 lub 4 sekcje. Dotyczy to również nagonasiennych, które są podzielone na 5 działów (A.L. Takhtadzhyan). Niedawno zidentyfikowano dwie nowe dywizje najstarszych roślin nasiennych - Archaeopteridophyta i Archaeospermatophyta (N.S. Snigirevskaya).
Ze względu na obecność naczyń i (lub) tchawic przedstawicieli wszystkich działów, z wyjątkiem mszaków, często nazywa się wyższe rośliny naczyniowe (Tracheophyta). Mszaki nie mają rozwiniętego wewnętrznego układu przewodzącego. Do roślin nasiennych zalicza się nagonasienne i okrytozalążkowe, pozostałe odmiany zalicza się do roślin zarodnikowych wyższych. Oprócz mszaków i roślin nasiennych do grupy zarodnikujących roślin naczyniowych zalicza się czasem przedstawicieli innych podziałów. Ze względu na redukcję archegonii okrytozalążkowe są przeciwne wszystkim innym podziałom - roślinom archegonialnym.
Analiza siedlisk roślinnych podana w „Identyfikatorze roślin wyższych Białorusi” wykazała, że we florze Białorusi występuje około 1220 lokalnych lub rodzimych roślin naczyniowych. W wyniku naruszenia integralności pokrywy roślinnej, na skutek aktywnej działalności gospodarczej człowieka, naturalna flora ulega zubożeniu, a jednocześnie zostaje wzbogacona o gatunki obce lub przybyszowe. Niektóre gatunki wprowadzane są przypadkowo, zwłaszcza podczas transportu (kolejowego, drogowego, wodnego, powietrznego). Około jedną trzecią terytorium Białorusi zajmują rośliny uprawne (spożywcze, paszowe, lecznicze, ozdobne, techniczne). Wiele z nich penetruje siedliska synantropijne (nieużytki, wysypiska śmieci, pobocza linii kolejowych, autostrady, drogi polne itp.). Według wyników badań D.I. Tretiakowa przypadkowa część flory obejmuje ponad 800 gatunków. Oprócz roślin naczyniowych we florze Białorusi występuje około 430 gatunków mszaków (G.F. Rykovsky, O.M. Maslovsky). Zatem obecnie we florze Białorusi występuje ponad 2450 gatunków roślin wyższych.
W warunkach intensywnego wykorzystania zasobów naturalnych problem ochrony flory staje się coraz pilniejszy. Tak się składa, że jest część integralna ochrona środowiska środowisko naturalne. Jest to kompleksowy system działań na rzecz racjonalnego wykorzystania, odtwarzania i pomnażania zasobów naturalnych. Na obecnym etapie rozwoju społeczeństwa działalność gospodarcza człowieka jest jednym z decydujących czynników decydujących o stanie zasobów naturalnych. kreacja system naukowy Przedmiotem ochrony przyrody są działania odpowiadające podstawowym wzorcom rozwoju przyrody i społeczeństwa oraz ich realizacja w praktyce. Czerwona Księga jest głównym dokumentem, zgodnie z którym prowadzona jest ochrona prawna gatunków rzadkich i zagrożonych. W Czerwonej Księdze Białorusi znajduje się 171 gatunków roślin wyższych (w tym 15 mszaków, 12 zarodników naczyniowych i 144 rośliny nasienne: 1 gatunek nagonasienny, 143 okrytozalążkowy). Od 2000 roku trwają prace nad trzecim wydaniem Czerwonej Księgi Białorusi, w której planuje się uwzględnić 200 gatunków wyższych roślin naczyniowych. Trwają prace nad utworzeniem Zielonej Księgi Białorusi, która określa stan rzadkich i zagrożonych zbiorowisk roślinnych. Istniejący system specjalnie chronionych obszarów przyrodniczych Białorusi na dzień 1 czerwca 2004 r. obejmuje około 1500 obiektów (w tym 1 rezerwat biosfery, 5 parków narodowych, rezerwaty o znaczeniu republikańskim i lokalnym itp.). Zajmują około 8% terytorium Białorusi, co według międzynarodowych zaleceń jest bliskie poziomu optymalnego.
Organ to część rośliny, która ma określoną strukturę zewnętrzną (morfologiczną) i wewnętrzną (anatomiczną), zgodnie z funkcją, jaką pełni. Roślina ma narządy wegetatywne i rozrodcze.
Głównymi organami wegetatywnymi są korzeń i pęd (łodyga z liśćmi). Zapewniają procesy odżywiania, przewodzenia i rozpuszczania substancji, a także rozmnażania wegetatywnego.
Narządy rozrodcze (kłoski zarodnikowe, strobili lub szyszki, kwiaty, owoce, nasiona) pełnią funkcje związane z rozmnażaniem płciowym i bezpłciowym roślin oraz zapewniają istnienie gatunku jako całości, jego rozmnażanie i dystrybucję.
Podział ciała rośliny na narządy i komplikacja ich budowy następowały stopniowo w procesie rozwoju świata roślin. Ciało pierwszych roślin lądowych - nosorożców lub psilofitów - nie było podzielone na korzenie i liście, ale było reprezentowane przez system rozgałęzionych narządów osiowych - telomów. Gdy rośliny dotrą do lądu i przystosują się do życia w powietrzu, środowiska glebowe Nastąpiła zmiana telomów, co doprowadziło do powstania narządów.
W algach, grzybach i porostach ciało nie jest zróżnicowane na narządy, ale jest reprezentowane przez plechę lub plechę o bardzo zróżnicowanym wyglądzie.
Podczas tworzenia narządów ujawniają się pewne ogólne wzorce. W miarę wzrostu rośliny zwiększa się rozmiar i masa ciała, następuje podział komórek i rozciąganie się w określonym kierunku. Pierwszym etapem każdego nowotworu jest orientacja struktur komórkowych w przestrzeni, tj. polaryzacja. W wyższych roślinach nasiennych polarność jest już wykrywana w zygocie i rozwijającym się zarodku, gdzie tworzą się dwa podstawowe narządy: pęd z wierzchołkowym pąkiem i korzeń. Ruch wielu substancji odbywa się drogami przewodzącymi w sposób polarny, tj. w określonym kierunku.
Innym wzorem jest symetria. Przejawia się to w położeniu części bocznych względem osi. Istnieje kilka rodzajów symetrii: promieniowa - można narysować dwie (lub więcej) płaszczyzn symetrii; dwustronny - tylko jedna płaszczyzna symetrii; w tym przypadku rozróżnia się stronę grzbietową (grzbietową) i brzuszną (brzuszną) (na przykład liście, a także narządy rosnące poziomo, tj. mające wzrost plagiotropowy). , rosnące pionowo - ortotropowe - mają symetrię promieniową.
Ze względu na adaptację głównych narządów do nowych określone warunki zmieniają się ich funkcje, co prowadzi do ich modyfikacji, czyli metamorfoz (bulwy, cebule, kolce, pąki, kwiaty itp.). W morfologii roślin rozróżnia się narządy homologiczne i podobne. Narządy homologiczne mają to samo pochodzenie, ale mogą różnić się kształtem i funkcją. Podobne narządy pełnią te same funkcje i mają to samo wygląd, ale innego pochodzenia.
Organy roślin wyższych charakteryzują się wzrostem zorientowanym ( , będącym reakcją na jednostronne działanie czynników zewnętrznych (światło, grawitacja, wilgotność). Wzrost narządów osiowych w kierunku światła określa się jako dodatni (pędy) i ujemny (korzeń główny ) fototropizm Ukierunkowany wzrost narządów osiowych rośliny, spowodowany jednostronnym działaniem grawitacji, określa się jako geotropizm. Dodatni geotropizm korzenia powoduje jego skierowany wzrost w kierunku środka, ujemny geotropizm łodygi - od środka.
Pęd i korzeń występują w formie szczątkowej w zarodku znajdującym się w dojrzałym nasieniu. Pęd embrionalny składa się z osi (łodygi zarodka) i liści liścieni, zwanych liścieniami. Liczba liścieni w zarodku roślin nasiennych waha się od 1 do 10-12.
Na końcu osi zarodka znajduje się punkt wzrostu pędu. Jest utworzony przez merystem i często ma wypukłą powierzchnię. To jest stożek wzrostu, czyli wierzchołek. Na szczycie pędu (wierzchołek) zawiązki liści układają się w postaci guzków lub grzbietów podążających za liścieniami. Zazwyczaj zawiązki liści rosną szybciej niż łodyga, a młode liście pokrywają się nawzajem i punkt wzrostu, tworząc pączek zarodka.
Część osi, w której znajdują się podstawy liścieni, nazywa się węzłem liścieni; pozostała część osi embrionalnej, poniżej liścieni, nazywana jest hipokotylem lub podliścieniem. Jego dolny koniec przechodzi w korzeń embrionalny, który dotychczas jest reprezentowany jedynie przez stożek wzrostu.
W miarę kiełkowania nasion wszystkie narządy zarodka stopniowo zaczynają rosnąć. Z nasion jako pierwszy wyłania się korzeń embrionalny. Wzmacnia młodą roślinę w glebie i zaczyna wchłaniać wodę oraz rozpuszczone minerały, dając początek głównemu korzeniowi. Obszar na granicy głównego korzenia i łodygi nazywany jest szyjką korzeniową. U większości roślin główny korzeń zaczyna się rozgałęziać i pojawiają się korzenie boczne drugiego, trzeciego i wyższego rzędu, co prowadzi do powstania systemu korzeniowego. Korzenie przybyszowe mogą tworzyć się dość wcześnie na hipokotylu, w starych odcinkach korzenia, na łodydze, a czasami na liściach.
Niemal jednocześnie z pąka embrionalnego (wierzchołek) rozwija się pęd pierwszego rzędu, czyli pęd główny, który również rozgałęzia się, tworząc nowe pędy drugiego, trzeciego i wyższego rzędu, co prowadzi do powstania systemu pędów głównych.
Jeśli chodzi o wyższe pędy zarodników (mchy, skrzypy, paprocie), ich ciało (sporofit) rozwija się z zygoty. Początkowe etapy życia sporofitu zachodzą w tkankach narośli (gametofity). Zarodek rozwija się z zygoty, składającej się z prymitywnego pędu i słupa korzenia.
Tak więc ciało każdej wyższej rośliny składa się z pędów i (z wyjątkiem omszałych) systemów korzeniowych, zbudowanych z powtarzających się struktur - pędów i korzeni.
We wszystkich organach rośliny wyższej trzy systemy tkanek – powłokowy, przewodzący i podstawny – biegną nieprzerwanie od organu do organu, odzwierciedlając integralność organizmu roślinnego. Pierwszy system tworzy zewnętrzną osłonę ochronną roślin; druga, obejmująca łyko i ksylem, jest zanurzona w systemie tkanek podstawowych. Zasadnicza różnica w budowie korzenia, łodygi i liścia wynika z odmiennego rozmieszczenia tych układów.
Podczas wzrostu pierwotnego, który rozpoczyna się w pobliżu wierzchołków korzeni i łodyg, powstają pierwotne, które tworzą pierwotny korpus rośliny. Pierwotny ksylem i pierwotne łyko oraz powiązane tkanki miąższowe tworzą centralny cylinder, czyli stelę, łodygi i korzenia pierwotnego korpusu rośliny. Istnieje kilka rodzajów steli.
Tkanki tworzą narządy roślin wyższych. Roślinność jest bardzo różnorodna: od małych rzęs unoszących się na wodzie, różnych roślin zielnych (pszenica, koniczyna, jaskier, orlica), krzewów (malina, dzika róża, głóg, liliowy) po wysokie drzewa (sosna, brzoza, klon, dąb, topola). ).
Rośliny mają różne formy życia, które zapewniają adaptację do warunków życia. I wszystkie składają się z tych samych narządów: mają korzenie, pędy i narządy, dzięki którym następuje ich rozmnażanie płciowe i bezpłciowe.
Rozmnażanie płciowe odbywa się przy udziale gamet - komórek rozrodczych: męskiego (plemnik lub plemnik) i żeńskiego (jaja). Rozmnażanie bezpłciowe odbywa się za pomocą pojedynczej komórki - zarodnika, z którego wyrasta nowy organizm. Wszystkie narządy dzielą się na wegetatywne i generatywne.
Narządy wegetatywne składają się z korzeni i pędów i pełnią funkcje wzrostu, odżywiania i metabolizmu. Narządy wegetatywne nie biorą udziału w rozmnażaniu płciowym i nadal mogą rozmnażać się w tzw. sposób wegetatywny (na przykład za pomocą kłączy, bulw, cebul, wąsów itp.). Dzięki tej metodzie nowy organizm wyrasta z wielokomórkowej części osobnika rodzicielskiego.
Do głównych funkcji korzenia należy wchłanianie roztworów substancji mineralnych, ich transport do części nadziemnych oraz zakotwiczenie roślin w glebie. Liść (boczna część pędu) przeprowadza fotosyntezę, wymianę gazową i parowanie wody. Łodyga (osiowa część pędu) zapewnia połączenie wszystkich części rośliny, zwiększa powierzchnię części nadziemnej, formuje i układa w określony sposób liście i kwiaty. Oprócz głównych narządy wegetatywne pełnią dodatkowe funkcje.
Narządy generatywne zapewniają rozmnażanie płciowe. Organami generatywnymi okrytozalążkowych są kwiaty, które wytwarzają owoce z nasionami. Rozmnażanie płciowe u roślin kwitnących następuje w okresie kwitnienia (tj. podczas otwierania się kwiatów). Kwiaty są bardzo zróżnicowane pod względem kształtu, wielkości, koloru i cech strukturalnych. Jednak główne punkty w strukturze i rozwoju kwiatu są takie same dla wszystkich roślin.
Kwiaty mają pręciki, słupki i otaczający je okwiat. Główną funkcją pręcików jest tworzenie ziaren pyłku, które zawierają męskie komórki rozrodcze. Słupek zawiera pąki nasienne, w których znajdują się żeńskie komórki rozrodcze. Po zapłodnieniu z zarodka nasiennego wyłania się nasiono, wewnątrz którego pod skórką znajduje się zarodek i bielmo.
Owocnia otaczająca nasiona powstaje ze ścian jajnika. Nasienie i nawóz razem tworzą owoc. Po okresie spoczynku w sprzyjających warunkach z nasion rozwija się młoda roślina. Organy generatywne wielu innych roślin (na przykład mchów, skrzypów, paproci) mają inną strukturę.
Organy wegetatywne roślin kwitnących. Narządy wegetatywne roślin to te, które służą do utrzymania życia jednostki. W przypadku roślin kwitnących są to korzenie i pędy (które składają się z łodyg, pąków i liści).
Źródło- Jest to osiowy, promieniowo symetryczny podziemny organ rośliny. Główną funkcją korzenia jest zakotwiczenie roślin w glebie i dostarczenie im roztworów substancji mineralnych (odżywienie gleby). Ruch roztworów w górę przez rośliny zapewnia aktywne wstrzykiwanie roztworów do naczyń przez żywe komórki korzeni (tzw. ciśnienie korzeni). Korzenie roślin powstały w wyniku przystosowania się do życia na lądzie.
U roślin zarodnikowych wyższych korzenie są tylko dodatkowe (wyrastają na dowolnej części rośliny z wyjątkiem korzenia), u nagonasiennych rozwija się korzeń główny (wyrastający z nasion i zawsze jeden). Korzenie boczne odgałęziają się od korzeni głównych i dodatkowych.
Okrytozalążkowe mogą mieć wszystkie trzy typy korzeni. Tworzy się całość korzeni roślin system korzeniowy. Może mieć kształt pręta lub włóknisty. System korzeni palowych ma dobrze rozwinięty korzeń główny, który różni się od innych korzeni (mniszek lekarski, jabłoń, łopian). Jeśli główny korzeń jest nieobecny lub słabo rozwinięty i ledwo zauważalny wśród dodatkowych korzeni, wówczas taki system korzeniowy nazywa się włóknistym (w pszenicy, życie, kukurydzy, babce).
Korzeń, oprócz głównych funkcji, może pełnić dodatkowe funkcje: gromadzi w komórkach substancje rezerwowe, syntetyzuje niezbędne dla rośliny związki (aminokwasy, hormony, witaminy itp.). Korzeń może pełnić dodatkowe funkcje, nabywając pewne nowe cechy strukturalne, zwane modyfikacjami korzenia.
Warzywa korzeniowe — złożona edukacja: rezerwowe składniki odżywcze odkładają się w korzeniu głównym i u nasady pędu, zagęszczają się (marchew, buraki, pietruszka, rzodkiewka). Bulwy korzeniowe powstają, gdy rezerwowe składniki odżywcze odkładają się w dodatkowych korzeniach bocznych, które uzyskują formy bulwiaste (dalia, słodki ziemniak, pszenica jara).
W niektórych roślinach torfowiskowych znajdują się korzenie oddechowe, które zapewniają oddychanie podziemnej części rośliny. Są to korzenie boczne, które rosną ku górze i wznoszą się ponad powierzchnię gleby (lub wody). Korzenie podporowe to korzenie przybyszowe, które tworzą się na łodydze: korzenie wiszące figowca bengalskiego; korzenie na palach stanowiące dodatkowe wsparcie dla kukurydzy; deskowate korzenie figowca; dokuczliwe korzenie wzdłuż łodygi rośliny pnące(w pobliżu bluszczu).
- Paweł Gawrilowicz Winogradow: biografia
- Rzeczpospolita – co to znaczy?
- Filozofia o życiu, śmierci i nieśmiertelności człowieka. Pojęcie życia, śmierci i nieśmiertelności
- Kiełbasy i kimchi, gofry i smardze, acai i kanapki – niemal wierszem mówią do nas szefowie kuchni, którzy wymyślili oryginalne, letnie śniadania