Контрольная работа по "Ботанике"

Теперь рассмотрим цикл развития у папоротника щитовника, распространенного  по тенистым местам в лиственных леса. Из верхушки его подземного корневища ежегодно вырастает пучок перистосложных листьев. На нижней поверхности листьев вдоль средней жилки легко заметить кучки спорангиев — так называемые сорусы, закрытые покрывалом, напоминающим в поперечном разрезе раскрытый зонтик . Двояковыпуклый спорангий имеет вид чечевицы и расположен на ножке. Внутри спорангия масса мелких спор, возникших в результате редукционного деления. В сухую погоду, когда споры уже созрели, спорангий вскрывается. Высыпавшиеся от резкого толчка споры рассеиваются и попадают на поверхность почвы. Попав в благоприятные условия — тепло и влагу, спора прорастает и образует очень маленькую (2—5 мм в диаметре) тонкую зеленую пластинку сердцевидной формы — заросток. Своей нижней поверхностью заросток плотно прижимается к земле благодаря ризоидам, всасывающим из почвы растворы минеральных солей. Заросток папоротника обоеполый: на его нижней поверхности расположены женские (архегонии) и мужские (антеридии) половые органы. Заросток и представляет собой половое поколение папоротника. Во время дождя или обильной росы многожгутиковые сперматозоиды выходят из антеридия в воду и направляются к архегонию. Там происходит оплодотворение, после чего получается зигота — клетка с двойным набором хромосом. Она прорастает здесь же, на заростке, и образуется зародыш. Разрастаясь все больше и больше, он образует все части взрослого растения: стебель, лист, корни. Затем на нижней поверхности листа взрослого растения снова появляются сорусы со спорангиями. Таким образом, в цикле развития папоротника преобладает бесполое поколение, формирующее спорангии со спорами (сам папоротник). Половое поколение (заросток) имеет незначительные размеры и существует недолго. Оба поколения существуют раздельно, самостоятельно. Подобным же образом размножаются хвощи и плауны, которые вместе с папоротниками объединяют в класс папоротникообразных.

По-другому идет размножение  у семенных растений. У них рассеиваются не споры, а семена. Однако и у  этих растений тоже образуются споры, а также двоякого рода клетки полового размножения: мужские и женские. У голосеменных, например у сосны, ели, образуются мужские и женские шишки. Мужские шишки собраны в тесные группы у основания побегов, развивающихся в этом году. Женские шишки сидят поодиночке сначала на верхушке побега, а затем вследствие роста побега оказываются у его основания. Мужская шишка состоит из чешуек, тесно сидящих на ее оси. На нижней поверхности чешуек расположены два спорангия. Внутри спорангия путем редукционного деления развивается огромное количество спор (пылинок). Содержимое каждой пылинки состоит из густой плазмы и ядра. Пылинка одета оболочкой, образующей два пузырчатых сетчатых воздушных мешка. Это приспособление способствует разносу ветром пылинок, высыпавшихся из лопнувшего пыльника. Пылинка прорастает в мужской заросток. При этом ядро ее делится, и образуются две быстро разрушающиеся клетки и две сохраняющиеся дольше клетки — более крупная вегетативная и более мелкая антеридиальная. В таком двуклеточном состоянии пылинка переносится ветром и попадает на поверхность женской шишки, где и происходит процесс оплодотворения. Женская шишка состоит из мелких кроющих чешуек, в пазухах которых развиваются крупные мясистые семенные чешуи. У основания последних на их внутренней (верхней) стороне расположены по две овальные семяпочки. В верху семяпочки имеется маленькое отверстие — пыльцевход. В семяпочке одна из клеток, выделяющаяся крупными размерами, делится редукционно, в результате образуются четыре споры. Три из них отмирают, а четвертая приступает к делению. В результате многократного деления образующихся при этом клеток формируется женский заросток, занимающий середину семяпочки. На заростке образуются два небольших архегония очень упрощенного строения с маленькими шейками, в каждом из которых находится по одной яйцеклетке. Если теперь разрезать семяпочку вдоль, то можно увидеть, что заросток окружен содержимым семяпочки (нуцеллусом), который, в свою очередь, одет покровом семяпочки. Наверху осталось всего лишь маленькое отверстие — пыльцевход. Через него и попадает перенесенная ветром на верхушку семяпочки пылинка. Она втягивается внутрь семяпочки, где и прорастает на следующее лето. Пылинка образует пыльцевую трубку, внедряющуюся в нуцеллус и растущую по направлению к шейке одного из архегониев. В это же время антеридиальная клетка делится на две. Одна из образовавшихся клеток в дальнейшем разрушается, а другая (генеративная клетка) увеличивается в размере, делится и образует две половые клетки — мужские гаметы, или спермин, не имеющие жгутиков. Достигнув архегония, пыльцевая трубка лопается, и один из спермиев попадает в архегонии и сливается с яйцеклеткой. Происходит оплодотворение, и образуется зигота. Другой спермий вскоре отмирает. Из зиготы формируется зародыш нового растения, питающийся за счет запасных веществ клеток женского заростка (эндосперма). Семяпочка становится теперь семенем. Семя одето плотной кожурой, в которую превратился покров семяпочки. Семена созревают к осени. Они сидят в основании чешуи шишки. К осени на второй год своего существования шишка разрастается. Из зеленой она становится бурой, чешуи подсыхают, расходятся, семена выпадают и рассеиваются. Попав в благоприятные условия, семена прорастают и развиваются в новые растения. В цикле развития сосны, так же как и у папоротникообразных, преобладает бесполое поколение. Половое поколение здесь еще более просто устроено. При этом оно потеряло способность к самостоятельной жизни и развивается внутри тканей бесполого поколения (женский заросток — внутри семяпочки, а мужской заросток — внутри пылинки).

Особенность размножения  покрытосеменных (или цветковых) растений — образование цветка как специализированного  органа, приспособленного к половому размножению. Внешняя часть цветка состоит из околоцветника, обычно в виде лепестков и чашелистиков. Но главную часть цветка составляют находящиеся в его центре пестик (или пестики) и тычинки, расположенные вокруг пестика. Тычинки состоят из тычиночных нитей и пыльников, а пестик — из одного или нескольких сросшихся между собой завернутыми внутрь краями плодолистиков. В образующейся при этом срастании полости скрыты расположенные обычно по краям плодолистиков одна или несколько семяпочек. В нижней части пестик расширен. Это завязь. Кверху пестик утончается и образует столбик, который заканчивается по-разному устроенным рыльцем, служащим для улавливания и восприятия пыльцы. Плодолистики затем изменяются и принимают большое участие в образовании плода. Как и у голосеменных, здесь центральную часть семяпочки занимает однородная ткань из живых клеток — нуцеллус. С внешней стороны нуцеллус прикрыт двумя, реже одним покровом. Наверху покровы не смыкаются. Здесь имеется отверстие — пыльцевход. Вскоре после образования нуцеллуса одна из его верхних клеток путем редукционного деления образует четыре споры. Одна из них сильно разрастается и приступает к делению, в результате образуется женский заросток — зародышевый мешок. Остальные три споры отмирают. Женский заросток у покрытосеменных еще более упрощен по сравнению с голосеменными и состоит всего из 8 клеток. Образуется он так. Ядро споры делится на два. Расходясь к полюсам зародышевого мешка, они снова двукратно делятся. Теперь на полюсах уже по четыре ядра. Вскоре от каждой из этих четверок по направлению к центру мешка отделяется по одному ядру. Это полярные ядра. Здесь они сближаются, затем, сливаясь, образуют вторичное (центральное) ядро зародышевого мешка. Ядра, оставшиеся на полюсах, облекаются цитоплазмой. Образуется по три клетки на каждом из полюсов. Противоположные от семявхода клетки называются антиподами. Три клетки, расположенные близ верхнего конца зародышевого мешка, не одинаковы. Средняя из них представляет собой яйцеклетку, а расположенные по бокам возле нее две меньшие клетки называются вспомогательными. Середина зародышевого мешка заполнена цитоплазмой и вакуолями с вторичным ядром в центре. В пыльнике тычинки, в каждом из четырех его гнезд образуются споры (пылинки). Они происходят из особых материнских клеток пыльцы в результате редукционного деления их. Содержимое пылинки состоит из крупного ядра и цитоплазмы. Пылинка окружена двумя оболочками: внутренней и внешней. Во внешней оболочке имеются отверстия или утонченные места. Еще в гнезде пыльника в каждой пылинке начинается формирование мужского заростка. Он еще более упрощен в сравнении с голосеменными. Ядро пылинки делится, и образуются две клетки: более крупная — вегетативная и более мелкая — генеративная. После этого пыльник вскрывается, пыльца из него высыпается и с помощью ветра, насекомых или воды, а у некоторых тропических растений при помощи птиц попадает на рыльце пестика. Этот процесс называется опылением. Около 10% цветковых растений опыляется ветром. Цветки ветроопыляемых растений невзрачны. Они имеют околоцветник в виде пленок, чешуек; нередко он совсем отсутствует, например у злаков, осок, дуба, березы, осины, ольхи. Пыльца этих растений очень мелкая, с гладкой наружной оболочкой. Пыльцы образуется очень много, ведь ветер — ненадежный опылитель. Лишь небольшая часть пылинок попадает на рыльце пестика. Большинство цветковых растений опыляется насекомыми: пчелами, осами, шмелями, бабочками, мухами. Насекомые посещают цветки из-за сладкого сока (нектара), который выделяется особыми нектарными желёзками, расположенными на лепестках, тычинках или на цветоложе. Венчики цветков насекомоопыляемых растений ярко окрашены и хорошо заметны издали. Пыльца у них более крупная, наружная оболочка пылинок имеет выросты в виде шипов, бугорков, и потому пыльца легко задерживается на рыльце пестика. Очень важно, чтобы пыльца не попадала на рыльце того же цветка. В случае самоопыления, как заметил еще Ч. Дарвин, получается более слабое потомство. У растений имеются различные приспособления, обеспечивающие перекрестное опыление, при котором пыльца попадает на рыльце другого цветка. Так, у ветроопыляемых растений цветки большей частью раздельнополые: одни цветки содержат только тычинки (тычиночные цветки), другие — только пестики (пестичные цветки). У насекомоопыляемых растений цветки, как правило, обоеполые, имеющие тычинки и пестики. Очень часто тычинки созревают и начинают высыпать пыльцу значительно раньше, чем полностью сформируется пестик. У многих растений пестики созревают раньше тычинок. У некоторых растений, например у примулы, медуницы, незабудки, тычинки и пестики не одинаковы по длине. Наиболее здоровое и сильное потомство вырастает из семян, образовавшихся в результате перенесения пыльцы из цветков с длинными тычинками на рыльце пестиков с длинными столбиками. Попавшая на рыльце пестика пыльца прорастает. Вегетативная клетка, находящаяся внутри пылинки, разрастается и вытягивается в пыльцевую трубку, которая выходит через отверстие во внешней оболочке пылинки и продвигается в виде тонкой нити сквозь рыхлую ткань рыльца и стенок пестика к семяпочке. Через пыльцевход она направляется к зародышевому мешку. Во время роста пыльцевой трубки в нее проникает генеративная клетка. Здесь она делится и образует две мужские гаметы (спермин). Достигнув зародышевого мешка, пыльцевая трубка, в которой находятся вегетативное ядро и два спермин, лопается, и содержимое ее изливается в зародышевый мешок . Один из спермиев сливается с яйцеклеткой. Образуется зигота. Второй спермий направляется в середину зародышевого мешка и сливается там со вторичным ядром. Происходит так называемое двойное оплодотворение, составляющее особенность цветковых растений. Честь его открытия в конце XIX столетия принадлежит нашему русскому ученому С. Г. Навашину. Оплодотворенное вторичное ядро начинает быстро делиться. В результате зародышевый мешок заполняется массой клеток, содержащих питательные вещества (крахмал, масло). Эту используемую для питания зародыша ткань называют эндоспермом. Оплодотворенная яйцеклетка — зигота начинает расти и делиться, в результате чего формируется зародыш, представляющий собой маленькое растение, состоящее из семядолей (двух или одной), подсемя-дольного колена и корня. Семяпочка тем временем превращается в семя, ее покровы твердеют и образуют кожуру семени. Стенки завязи (плодолистики) разрастаются, становятся сочными или твердыми, кожистыми или деревянистыми. Теперь завязь превращается в плод, надежно защищающий семена. Плоды разносятся животными или ветром, и после разрушения стенок (околоплодника) семена освобождаются. Семя в благоприятных условиях прорастает и дает новое бесполое поколение цветкового растения. Таким образом, в цикле развития покрытосеменных растений также преобладает бесполое поколение.

Покрытосеменные (или цветковые) – это крупнейший отдел растительного  мира. Он насчитывает 533 семейства, 13000 родов. Почти 250 тысяч видов покрытосеменных  делятся на два класса: двудольные и однодольные, различающиеся, прежде всего, по количеству семядолей в  зародышах, строению листа и цветка. Победа покрытосеменных повлекла за собой изменения и в животном населении Земли; особенно она должна была сказаться в быстрой эволюции насекомых, млекопитающих и птиц, питающихся насекомыми, затем хищных и плодоядных. В свою очередь и у покрытосеменных постепенно возникали в процессе эволюции бесчисленные приспособительные изменения формы, химизма и функций в связи со сложными и разнообразными взаимоотношениями их с животным миром. В настоящее время покрытосеменные распространены повсюду почти до крайних пределов растительности и определяют характер ландшафтов везде, кроме хвойных лесов, торфяных болот и некоторых типов тундр. Цветковые растения распространены по всему миру, от Арктики до Антарктики. В основе их систематики лежит строение цветка и соцветия, пыльцевых зёрен, семени, анатомия ксилемы и флоэмы. Цветковые растения являются одним из ключевых компонентов биосферы: они производят органические вещества, связывают углекислоту и выделяют в атмосферу молекулярный кислород, с них начинаются большинство пастбищных цепей питания. Многие цветковые растения используются человеком для приготовления пищи, строительства жилища, изготовления различных хозяйственных материалов, в медицинских целях. В жизни и хозяйственной деятельности человека роль покрытосеменных неизмеримо больше, чем остальных групп растений. Пища, одежда, фураж для скота, ароматические, наркотические, лекарственные, дубильные вещества, каучук и гуттаперча, пробка и многое другое получается из покрытосеменных; материал для жилищ, топливо поделочные материалы, бумага тоже в значительной степени поставляются покрытосеменными. Представители отдела покрытосеменных господствуют на большей части суши нашей планеты и играют решающую роль в формировании растительного покрова. Они создают основную часть наземной фитомассы и в конечном счете определяют возможность существования человека как биологического вида.