Царство Растения. Основные отделы растений. Классы цветковых растений. Особенности строения, жизнедеятельности и размножение цветковых растений. Роль растений в природе и жизни человека. Культурные растения и приемы их выращивания.

ПРИЗНАКИ ЦАРСТВА РАСТЕНИЙ

Царство растений объединяет около 300 тыс. видов.

ОСНОВНЫЕ ПРИЗНАКИ РАСТЕНИЙ:

1. Им характерно автотрофное питание (в  процессе фотосинтеза используют энергию света и вырабатывают органические  вещества из неорганических).
2. Клетки имеют клеточную стенку из клетчатки (поэтому могут питательные вещества получать только в растворенном виде и они поступают к растениям  путем осмоса т.е. из стороны большей концентрации  в сторону меньшей ).
3. Прикреплены к субстрату (так как они неподвижны, « в поисках питания» идет постоянный рост корней и побегов.)
4. Растут  непрерывно,  в  течении всей жизни.
5. Развитие растений идет с чередованием  поколений -   бесполое  поколение (спорофит) чередуется  с  половым  поколением (гаметофитом).
6. Только  в растительной клетке есть пластиды (хлоропласты, лейкопласты, хромопласты),  крупная центральная вакуоль, заполненная клеточным соком, а  клеточная стенка состоит из клетчатки.
7. Основным запасным углеводом является  крахмал.
8. Новые места обитания осваивают в состоянии покоя (в виде семян и спор).

СИСТЕМАТИКА РАСТЕНИЙ

ИМПЕРИЯ -Клеточные

НАДЦАРСТВО - Эукариоты

ЦАРСТВО – Растения

ПОДЦАРСТВА – Низшие и Высшие растения

ОТДЕЛЫ: Водоросли – зеленые, бурые и красные; Моховидные; Папоротниковидные; Голосеменные; Покрытосеменные (Цветковые)

КЛАССЫ – например, у Покрытосеменных: Однодольные и Двудольные

ПОРЯДКИ -  например,  в классе Двудольных, порядок Крапивные

СЕМЕЙСТВА –например, в порядке  Крапивных семейство Крапивные

РОДЫ – например, в семействе Крапивные, род Крапива

ВИДЫ -  Крапива двудомная, Крапива жгучая.

ПОДЦАРСТВО НИЗШИЕ РАСТЕНИЯ

ВОДОРОСЛИ – это низшие растения, не имеющие тканей и органов. Тело водорослей  представляет собой или одну клетку, или слоевище (таллом). Почти все обитают в воде, некоторые в почве и на деревьях (например, плеврококк). Многоклеточные водоросли для прикрепления к субстрату имеют ризоиды  (нитевидные образования), хлорофилл у водорослей содержится в хроматофоре – крупной пластиде разнообразной формы.

Отдел Зеленые водоросли : одноклеточные (хлорелла, хламидомонада), колониальные (вольвокс), многоклеточные (улотрикс, спирогира, ульва, нителла). Хроматофоры разной формы.

Отдел Бурые водоросли :многоклеточные, морские, имеют желто-бурую окраску слоевища. Клетки всегда одноядерные с множеством бурых хроматофоров. Представители: ламинария (морская капуста), цистозейра.

Отдел Красные водоросли (Багрянки) – все морские, обитают на больших глубинах, в клетках имеют, кроме хлорофилла, красные и синие пигменты. Представители: порфира, агар-агар и др.

РАЗМНОЖЕНИЕ ВОДОРОСЛЕЙ:

Одноклеточные – путем деления клетки;

Многоклеточные – частями таллома, зооспорами (споры, со жгутиками), половое – путем слияния гамет  (из спор развиваются мужские и женские гаметофиты, в которых созревают гаметы. Происходит оплодотворение, образуется зигота, из которой  развивается водоросль, в которой созревает  спорангий со спорами).

Колониальные – путем распада колонии.

ЗНАЧЕНИЕ ВОДОРОСЛЕЙ

В природе:

• Обеспечивают обитателей водоемов кислородом и органическими веществами
• Участвуют в круговороте веществ в водной экосистеме

В жизни человека:

• Получение солей, йода, удобрений, лечебной грязи, лекарств, клея.
• Использование в кондитерских изделиях, в лабораториях (агар-агар)
• Для очистки сточных вод (хлорелла)
• В сельском хозяйстве – удобрения, корм для скота

ПОДЦАРСТВО ВЫСШИЕ РАСТЕНИЯ

        К высшим растениям относятся растения, тело которых разделено на органы  и состоит из настоящих тканей.  Высшие растения делятся на две группы: споровые (моховидные, папоротники, хвощи, плауны) и семенные (голосеменные и покрытосеменные)

ОТДЕЛ ГОЛОСЕМЕННЫЕ РАСТЕНИЯ

Они  появились от древних семенных папоротников.  По сравнению со споровыми растениями голосеменные имеют ряд прогрессивных черт:

1. во - первых –гаметофит развивается  на спорофите;
2. во-вторых – перенос пыльцы (мужских гаметофитов) по воздуху, для оплодотворения не нужна вода;
3. в-третьих – размножение семенами, за счет сформированного зародыша и запаса питательных веществ происходит  быстрое развитие молодого растения.

 ПРИЗНАКИ ГОЛОСЕМЕННЫХ:

1. Жизненные формы   только в виде деревьев и кустарников (травянистых форм нет).
2. Листья у большинства  вечнозеленые, в виде иголок или  чешуйчатые (кипарис), покрытые кутикулой. Некоторые  виды листопадные (лиственница). Такое строение листьев объясняется тем, что у голосеменных очень слабо развита проводящая ткань – настоящих сосудов нет, имеются только трахеиды. По этой причине вода очень медленно поднимается по стволу и возникает  необходимость  уменьшения испарения.
3. Корневая система у большинства стержневая, хорошо развиты боковые корни.
4. Стебель (ствол) состоит из коры, древесины, слабо развита сердцевина, но хорошо видны годичные кольца.  
5. Размножаются только семенами, которые содержат зародыш, запас питательных веществ и оболочку. Они созревают  в шишках или шишкоягодах (можжевельник), лежат  открыто на чешуях шишек (поэтому  и  назвали голосеменные).  Шишка – это  укороченный побег, где ось –  это стебель, а чешуи – это листья.
6. Очень  часто для нормального развития голосеменным растениям необходим симбиоз с грибами и на корне развивается микориза (грибокорень).
7. Многие голосеменные  выделяют смолу,  фитонциды.

ПРЕДСТАВИТЕЛИ:  Сосна (обыкновенная и кедровая), ель, пихта, лиственница, кипарис,  можжевельник, тисс, туя и др.

Размножение. В жизненном цикле преобладает спорофит, представляющий собой  само растение. На спорофите происходит образование женских и мужских шишек, где развиваются гаметофиты. Мужские гаметофиты редуцированы до микроскопически маленьких пыльцевых зерен, созревающих в мужских шишках. В пыльце содержится мужские гаметы без жгутиков – спермии.  Женские гаметофиты представлены семязачатками, в которых развиваются яйцеклетки.  Семязачатки располагаются открыто (голо) на семенных чешуях;  и из  них  после оплодотворения развиваются открыто лежащие семена. Оплодотворению предшествует опыление. Оплодотворение  осуществляется спермиями,  доставляемыми к яйцеклеткам  пыльцевой трубкой.

У сосны обыкновенной  оплодотворение происходит только через год после опыления, а семена созревают  за 2 года.

Значение голосеменных в природе:

1. Определяют  ландшафт многих территорий, образуя лесные массивы, составляют основу  многих биоценозов.
2. Выделяя кислород, участвуют в поддержании состава атмосферы, в круговороте веществ.
3. Хвоя, молодые побеги и семена являются пищей для многих животных (белок, бурундуков, лосей, глухарей,   клестов и др.)
4. Фитонциды хвойных деревьев оздоравливают  леса, убивая болезнетворные бактерии.
5. Имеют водоохранное  и противоэрозионное значение.

Значение  в жизни человека:

1. Хвойные растения дают основную массу строительной древесины, используются как топливо, являются сырьем для деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности. Из них получают вискозу, шелк, целлюлозу, бальзамы и смолы, сосновую шерсть и камфару, спирт и уксусную кислоту, дубильные экстракты, скипидар и канифоль, деготь и древесный уголь, сосновое эфирное масло и т.д.
2. Служат  исходным сырьем для получения витаминов, из семян сибирской сосны получают кедровое масло.
3. Используются  в медицине (сосновые почки, эфирные масла и др.) и косметологии.
4. Из древесины некоторых видов  ели делают музыкальные  инструменты.

ОТДЕЛ ПОКРЫТОСЕМЕННЫЕ (ЦВЕТКОВЫЕ)

Произошли   от голосеменных растений. Цветковые – самый крупный и высокоорганизованный отдел в царстве растений, объединяющий 250 тыс. видов из 350 тыс. видов всех растений. По сравнению с голосеменными растениями, покрытосеменные растения имеют ряд преимуществ, которые позволили им стать господствующей группой растений на Земле. Появление  цветка обеспечило  более надежное опыление, а   плода – защиту семян и их распространение. Двойное  оплодотворение, обеспечивает  развитие не только диплоидного зародыша,  но  и триплоидного эндосперма (питательной ткани для зародыша).  Разнообразие  приспособлений позволяет обитать в различных условиях.

 ПРИЗНАКИ ЦВЕТКОВЫХ РАСТЕНИЙ:

1. Имеют цветок, в котором семязачатки защищены внутри завязи.
2. Образуют  плод, внутри которого находятся семена, а зародыш семени защищен и семенной кожурой, и околоплодником.
3. Двойное оплодотворение, в результате которого образуется диплоидный зародыш и триплоидный эндосперм - питательная ткань для развития зародыша (у голосеменных – эндосперм  гаплоидный).
4. Хорошо развиты проводящие ткани (сосуды и ситовидные трубки с клетками -спутниками).
5. Имеют разнообразные  жизненные формы (травы, деревья, кустарники, кустарнички и деревья), образующие многоярусные биоценозы.  Травы – наиболее приспособленная форма.
6. Имеют различные приспособления к опылению, распространению семян, испарению, питанию, получению света и т.д.
7. В жизненном цикле  преобладает спорофит, представляющий собой листостебельное растение, а гаметофиты  очень  сильно редуцированы (мужской – до пыльцевого зерна, женский – до зародышевого мешка).

В отделе Покрытосеменных растений различают два класса: Двудольные и Однодольные

Характерные признаки растений класса Двудольные и класса Однодольные

Семейства  класса   Двудольных

Крестоцветные (около 3 тыс.видов)

Жизненные формы: только травы.

Цветки :   правильные, формула цветка  - Ч 2+2 Л 2+2 Т 2+4 П1,

Соцветие: кисть.

Плод: стручок  или  стручочек

Особенности  вегетативных органов: стебли часто укороченные, листья простые цельные или рассеченные,  видоизменения корней - корнеплоды.

Значение: пищевое,  декоративное, много сорняков.

Представители: капуста, редис, редька, сурепка, пастушья сумка, рапс, горчица  

Розоцветные  (около 3500видов)

Жизненные формы: травы, деревья, кустарники

Цветки :   правильные., формула цветка Ч5    Л5    Т ~П1 или Ч5    Л5     Т~П~.

Соцветие: кисть, простой зонтик, щиток, метелка.

Плоды: разнообразные: костянка, яблоко, многоорешек, многокостянка и др.

Особенности вегетативных органов:  стебли часто с шипами, встречаются побеговые колючки, листья простые и сложные с прилистниками.

Значение: пищевое, лекарственное, декоративное.

Представители: шиповник, яблоня, рябина, лапчатка, гравилат, земляника, боярышник, груша, вишня, слива, малина.

Бобовые (Мотыльковые) (около 18 тыс.видов) 

Жизненные формы: травы, деревья, кустарники.

  Цветки:  неправильные, формула цветка - ↑Ч(5)Л1+2+(2)Т(9)+П1 или   ↑Ч(5)Л1+2+(2)Т(10)П1, лепестки:, парус, 2 весла, лодочка (2 сросшихся лепестка).

Соцветие: кисть, головка.

Плод: боб.

Особенности вегетативных органов: стебли  различные, листья  у большинства сложные, с крупными прилистниками, часто листья видоизменены в усики.

Другие особенности: бобовые богаты белками, вступают в симбиоз  с клубеньковыми бактериями.

Значение: кормовое, пищевое, лекарственное, декоративное, медоносы.

Представители: бобы, соя, люпин, горох, чина луговая, акация, фасоль, клевер, вика, донник.

Паслёновые

Жизненные формы: травы, редко кустарники.

Цветки: цветки правильные,   одиночные или образуют соцветия, формула цветка Ч(5)Л(5)Т(5) П1.

Соцветие: кисть, завиток, метелка.

Плоды: ягода, коробочка.

Особенности вегетативных органов: стебли вильчатого ветвления, листья простые, некоторые виды имеют видоизмененные побеги – клубни.

Другие особенности: все пасленовые  содержат ядовитые вещества – алкалоиды.

Значение: пищевое,  декоративное, лекарственное.

Представители: томаты, паслен, душистый табак, петуния, перец, баклажан, белена, дурман.

Сложноцветные (около 25 тыс.видов)

Жизненные формы: многолетние  и однолетние травы, в тропиках встречаются полукустарники.

Цветки: разнообразные - трубчатые, воронковидные язычковые, ложноязычковые,  типичной чашечки нет, чашелистики превратились в волоски, которые образуют хохолок. формула цветка:- Ч(0)Л(5)Т(5) П1.

Соцветие: корзинка.

Плод: семянка.

Значение: пищевое, масличное, кормовое, медоносное, лекарственное и декоративное,  многие являются сорняками.

Представители: астра, одуванчик, бархатцы, васильки, подсолнечник и др.

Семейства  класса  Однодольных

Лилейные (около 1500 видов)

Жизненные формы: в основном травы

Цветки: правильные,  с простым околоцветником, крупные, одиночные, редко образуют соцветие,  опыляются насекомыми, формула цветка - О3+3  Т3-3 П1

Соцветие: кисть (чаще одиночные цветки).

Плод: ягода, коробочка.

Особенности вегетативных органов: стебли часто видоизменены в луковицу, имеются корневища. Листья простые, цельные, с параллельным жилкованием, часто сидячие, влагалищные с очередным  листорасположением.

Значение: декоративное, пищевое, лекарственное, есть ядовитые.

Представители: лук, чеснок, лилии, нарциссы, тюльпаны и др.

Злаковые (Мятликовые)

Жизненные формы: одно- или многолетние травы.

Цветки: мелкие, невзрачные, пленчатые, опыляются ветром,

формула цветка -  #О(2)+2   Т3 П1

Соцветие: сложный колос, султан, метелка, початок (женское соцветие у кукурузы).

Плод: зерновка

Особенности  вегетативных органов: стебель соломина, полый внутри междоузлий, с выраженными узлами. Рост вставочный. Листья простые, сидячие, влагалищные, с параллельным жилкованием. Могут иметь видоизменения побега – корневище. Развито подземное ветвление в форме кущения.

Значение: пищевое,  техническое (получение спирта, крахмала, сахара и др.), много сорняков, бамбук применяется как поделочный и строительный материал.

Представители: пшеница, овес, рис, кукуруза, овсюг, пырей,  бамбук, тростник, мятлик и др.

Космическая роль растений на Земле заключается в  использовании  и преобразовании солнечной энергии. Растения можно назвать посредником между Солнцем и Землей, так как они улавливают энергию солнечных лучей и используют ее в процессе фотосинтеза для образования кислорода и органических веществ, необходимых живым организмам.

Роль растений в природе:

1. Зеленые растения обеспечивают атмосферный воздух кислородом, который необходим для дыхания живых организмов.
2. Благодаря фотосинтезу в атмосфере образовался озоновый экран Земли, защищающий все живое  от ультрафиолетовых лучей.
3. Растения являются пищей для других организмов (растений, животных и человека), так как содержат органические вещества, которые образуются и накапливаются в организме или идут на процессы роста организма, оставаясь в нем в виде строительного материала.
4. Благодаря процессу фотосинтеза растения поддерживают относительно постоянный уровень содержания кислорода  и углекислого газа в воздухе.
5. Корни растений препятствуют эрозии (разрушению) почв.
6. Растения  как продуценты  в экосистемах   участвуют в процессах  круговорота веществ, происходящих в биосфере.
7. Древние  растения образовали на Земле залежи каменного угля, нефти, природного газа, торфа.

Роль растений в  жизни человека.

Человек использует растения   в различных целях:

1. Для получения продуктов питания и  сырья (сельскохозяйственные культуры).
2. Для  борьбы с загрязнением воздуха (озеленение городов).
3. Для борьбы с эрозией почв (посадка деревьев вокруг полей и на склонах).
4. Для дизайна интерьера (комнатные растения).

Культурные растения делятся на группы:

1. зерновые (пшеница, рожь, овес, рис, кукуруза, просо, гречиха,  ячмень)
2. кормовые (клевер, люцерна, вика, чечевица, кормовая свекла, кукуруза, подсолнечник, горох)
3. овощные (огурцы, капуста, редис, томаты, перец, баклажаны, картофель, морковь, лук, кабачки)
4. плодово-ягодные (яблоня, груша, смородина, клубника, персик, крыжовник, облепиха, малина)
5. бахчевые (арбуз, дыня, тыква)
6. цитрусовые (апельсин, мандарин, лимон)
7. технические (лен, картофель, сахарная свекла, тростник, хлопок)
8. декоративные (розы, тюльпаны, хризантемы, астры и др.)
9. масличные (подсолнечник, соя, рапс, маслины)
10. пряные (укроп, петрушка, базилик, хрен, тмин и др.)

Агротехнические приемы выращивания культурных растений  и их значение 

Агротехника выращивания культурных растений зависит от их отношения к свету (светолюбивые, теневыносливые, растения длинного дня и короткого дня), теплу, требованиям к почве (плодородию,  структуре), к влажности, от особенностей опыления  и т.д.

1. Удобрение почвы (минеральными и органическими удобрениями) – для повышения плодородия.
2. Рыхление – для улучшения структуры почвы, ее водного и воздушного режима, для уничтожения сорняков, для улучшения роста корней.
3. Прополка (ручная и междурядная культиваторами) - для уничтожения сорняков.
4. Прореживание сеянцев – для снижения конкуренции, для улучшения развития сеянцев.
5. Обработка семян и растений  гербицидами – для борьбы с паразитами,  вредителями и сорняками.
6. Окучивание – для усиления роста придаточных корней, на которых развиваются клубни, улучшения роста растений, повышения урожайности.
7. Прищипка кончика корней или побега – усиливает рост боковых корней или побегов.
8. Пасынкование (удаление лишних цветоносных  побегов,  например, применяют к томатам) –  удаление лишних побегов способствует более быстрому созреванию  и  укрупнению плодов.
9. Побелка стволов плодовых деревьев – для защиты от солнечного ожога и для борьбы с вредителями, грызунами.
10. Подкормка (внесение удобрений  во время роста) - для усиления роста корней, побегов  и ускорения созревания плодов.

Жизнедеятельность и размножение растительного организма, его целостность.

Растения, как и все живые организмы,  дышат, питаются, растут,  развиваются, размножаются.  В растительном организме идет обмен  и  транспорт веществ, испарение воды.  Но только в растительном организме идет процесс фотосинтеза.

Фотосинтез.   Сущность фотосинтеза заключается в том, что зеленые растения за счет солнечной энергии из воды и углекислого газа при участии минеральных веществ создают сложные органические соединения, этот процесс идет с выделением кислорода. Он идет во всех зеленых частях растения, где в клетках  имеются  хлоропласты.  Но   основной процесс фотосинтеза (воздушного питания) идет  в листьях.

 Энергия света, поглощенная хлорофиллами, идет на синтез органических веществ. В результате фотосинтеза выделяется кислород. Органические вещества, образованные в ходе фотосинтеза, используются для процессов жизнедеятельности самого растения, а кислород – для дыхания.

Дыхание  у растений  идет круглосуточно, в отличие от фотосинтеза. Газообмен осуществляется через устьица, а когда они закрыты,  кислород поступает из межклетников. Дышат все органы растения: стебли (стволы) – через чечевички (бугорки с отверстиями  в коре), листья – через устьица,  зародыш семени – через микропиле, другие органы – через всю поверхность. При дыхании органические вещества окисляются (разрушаются) с выделением тепла.

Питание у растений автотрофное (неорганическими веществами). Различают корневое (минеральное) питание,  осуществляемое с помощью корневых волосков, и воздушное питание, т. е. фотосинтез. В минеральном питании важно наличие в почве основных трех элементов: азота (влияет на рост растения), фосфора ( влияет на созревание плодов), и калия (влияет на развитие корневой системы).

Испарение воды (транспирация) – происходит через устьица (основная часть) и через покровы органов. Испарение зависит от  времени суток,  температуры, влажности  воздуха и почвы,  количества  устьиц на листьях и др. Благодаря испарению по растению передвигаются вода и соли, растение защищается от перегрева в жаркую погоду. Испарение регулируется открыванием и закрыванием устьиц. Избыток СО2 ночью, когда растения дышат, а фотосинтез отсутствует, вызывает подкисление цитоплазмы, изменение рН приводит к закрыванию устьиц. В отсутствие света фотосинтез в замыкающих клетках прекращается (как и во всех других), тургорное давление снижается и устьица закрываются. При недостатке поступления воды в растение устьица тоже закрываются, сберегая таким образом то небольшое количество влаги, которое доступно растению.

При повышении влажности почвы и воздуха устьица открываются, при понижении концентрации углекислого газа в воздухе – устьица открываются, а вот при температуре выше 35ºС – закрываются. Скорость испарения зависит также от ветра, который сдувает с поверхности листа пленку влажного воздуха, поэтому растения засушливых мест часто густо опушены. Интересно, что у многих суккулентов устьица днем закрыты, ночью – открыты. Углекислый газ ночью связывается и запасается в форме органических кислот, а днем используется для фотосинтеза, а устьица днем закрыты и потери воды минимальны.

Количество  устьиц у растений  зависит и от мест обитания  – чем суше, тем меньше устьиц на мм2.

Транспорт веществ у растений осуществляется за счет проводящих тканей.

Вода и минеральные вещества  поглощаются растением из почвы корнями, поступают в сосуды и трахеиды  стебля и поднимаются вверх за счет корневого давления и транспирации (испарения воды листьями).  Транспорт органических веществ выполняют  ситовидные трубки и клетки-спутницы луба. По ним растворенные органические вещества перемещаются в двух направлениях – вверх и вниз (в отличие от сосудов, по которой вода и минеральные вещества транспортируются только вверх). Горизонтальный транспорт органических веществ в клетки сердцевины и обратно осуществляется по сердцевинным лучам, которые соединяют луб и сердцевину. Скорость транспорта веществ зависит от температуры окружающей среды. Чем выше температура, тем быстрее идет транспирация,   увеличивается сила корневого давления и быстрее идет транспорт веществ. В зимний период  сокодвижение у растений прекращается.

Рост – это увеличение размеров  растения и его органов. Он идет за счет образовательной ткани, расположенной в различных органах,  и за счет накопления  в клетках питательных веществ. Корни растут в длину  за счет деления клеток, расположенных   в зоне деления. Стебли растут в длину за счет деления клеток в конусе нарастания, расположенного внутри верхушечной почки (верхушечный рост) или за счет деления клеток у основания междоузлий (вставочный рост). Вставочный рост стебля характерен для злаковых растений. Рост стебля в толщину идет за счет деления клеток  камбия.

Развитие – это  качественные изменения растения в ходе индивидуального развития. В развитии растений наблюдается чередование поколений: бесполого (спорофита) и полового (гаметофита).