РІЗНОМАНІТНІСТЬ РОСЛИН. ПОКРИТОНАСІННІ

Загальна характеристика рослин відділу Покритонасінні

Покритонасінні, або квіткові (Magnoliophyta) – це вищі насінні рослини, у яких носінні зачатки містяться закрито в зав’язі квітки. Офіційна назва цього таксона – Magnoliophyta, від назви роду Magnolia (Магнолія). Але традиційно вкорінилися такі назви, як Angiospermae і Anthophyta (квіткові рослини). Сьогодні на земній кулі існує щонайменше 250 тисяч видів квіткових рослин, які поділені на два великих класи та близько 540 родин. Покритонасінні – найбільш високоорганізовані з усіх рослин, їхнє тіло складається з багатьох розвинених тканин, але особливо досконалими є провідні – ксилема та флоема.

Ксилема вже побудована із судин і трахеїд, а флоема – із ситоподібних трубок та клітин-супутниць. Вегетативні органи квіткових рослин також досягають найбільшої досконалості та різноманітності своєї будови. Крім виконання основних функцій, вони виконують і додаткові, що обумовлює появу їх різноманітних видозмін. Найбільша складність і різноманітність будови серед усіх вегетативних органів виявляється у листка. Проте найхарактернішим органом квіткових є квітка як найдосконаліший орган розмноження. Вона пристосована для запилення та подвійного запліднення, у результаті якого утворюється насінина та плід. У квіткових рослин, на відміну від голонасінних, насінні зачатки розвиваються не відкрито на насінних лусках, а заховані у зав’язь і захищені від висихання її стінками. Саме через це квіткові рослини називаються ще покритонасінними. Із насінного зачатка формується насінина, а зі стінок зав’язі – оплодень. Насінина разом з оплоднем утворюють плід, який є тільки у квіткових. Отже, ознаками вдосконалення покритонасінних, порівняно з голонасінними, є:

• 1) ускладнення провідних тканин, які поліпшують транспортування речовин по рослині;
• 2) ускладнення вегетативних органів, що вдосконалює виконання життєвих функцій;
• 3) поява квітки, яка є органом статевого розмноження;
• 4) захищеність насінних зачатків стінками зав’язі квітки від несприятливих умов;
• 5) поява плоду, в якому насінина вкривається і захищається оплоднем;
• 6) подвійне запліднення, яке забезпечує утворення зародка і запасу поживних речовин та ін.

Відмінності життєвого циклу покритонасінних від голонасінних

У життєвому циклі покритонасінних спорофіт переважає над гаметофітом. Це покоління ще більш розвинуте, а гаметофіт, навпаки, простіший, ніж у голонасінних. Спорофіти квіткових рослин представлені усіма можливими життєвими формами – деревами, кущами, травами. У квіткових, як і в голонасінних, гаметофіти розвиваються і живуть ни спорофіті, живлячись за рахунок його поживних речовин. Чоловічий гаметофіт представлений пилковим зерном, який розвивається в пиляках тичинок.

Жіночий гаметофіт – це зародковий мішок усередині насінного зачатка, який знаходиться в зав’язі маточки. Запилення відбувається у квітці. Частіше відбувається запилення комахами, а не вітром, а також перехресне запилення, а не самозапилення. Після надходження сперміїв через пилкову трубку до зародкового мішка відбувається подвійне запліднення: один спермій зливається з яйцеклітиною, утворюючи зародок, а другий – з центральною клітиною, утворюючи ендосперм із запасом поживних речовин. Від запилення до запліднення у них проходить, здебільшого, кілька годин, на відміну від голонасінних, у яких на це затрачалося півроку і більше. Розмножуються квіткові насінням і, досить часто, вегетативно.

Отже, у розвитку покритонасінних спостерігаються такі особливості, як спрощення гаметофітів, закрите розташування насінних зачатків у квітці, подвійне запліднення, утворення плоду та ін.

Особливості поширення та класифікації покритонасінних

Квіткові рослини пристосовані до життя на суходолі в найрізноманітніших умовах – від тропіків до тундри, від низовин до високих гір, від пустель до боліт, вони навіть можуть жити у прісних і солоних водоймах. Серед квіткових рослин є організми, найбільші за розмірами не лише серед рослин, а й серед усього органічного світу. Вони можуть досягати 150 м у висоту (наприклад, евкаліпти), мати стовбури завтовшки майже 20 м (баобаби) та стебла завдовжки 200 м і більше (ротангові пальми). Покритонасінні поширені всюди: на всіх континентах (крім Антарктиди), у всіх кліматичних зонах. їхні вегетативні органи та їх видозміни забезпечують виконання основних життєвих функцій в жарких і холодних, сухих і вологих, рівнинних і гірських, сезонних і постійних умовах існування. Усе розмаїття кольорів, форм, розмірів, запахів квітів покритонасінних призначене для використання найрізноманітніших запилювачів, а пристосованість плодів та насіння до поширення найрізноманітнішими способами просто вражає.

Отже, різноманітність життєвих форм, складність будови вегетативних органів та їхня здатність до видозмін, різноманітність квітів та плодів, способів запилення та поширення плодів й насіння дали змогу покритонасінним пристосуватися до найрізноманітніших умов навколишнього середовища.

Основи класифікації покритонасінних

У відділі Покритонасінні виділяють два класи: Дводольні та Однодольні. Вперше квіткові рослини було поділено на дводольні та однодольні французьким ботаніком

А. Жусьє ще в 1789 році, але й нині систематика квіткових рослин ще далека від завершення. Нові дослідження дозволяють уточнювати місце того чи іншого виду, роду чи родини в загальній системі світу рослин. В основу класифікації квіткових рослин покладено кількість сім’ядоль, тип кореневої системи, особливості будови листків і стебла тощо. Велике значення для класифікації квіткових рослин має будова їхньої квітки, її оцвітини, тичинок, маточки та їхніх частин. Відрізняються дводольні від однодольних і за типом проростання. У дводольних сім’ядолі піднімаються над землею й нагадують два листочки, а між ними з бруньки виростають перші справжні листки (надземний тип проростання). В однодольних сім’ядоля, як правило, залишається в землі, а на поверхні з’являються тільки справжні листки (підземний тип проростання). Проте не існує жодної ознаки, за якою можна було б чітко вказати належність рослини до одного з класів. Серед дводольних є рослини з ознаками однодольних (наприклад, подорожник з дуговим жилкуванням листків), і навпаки (вороняче око з сітчастим жилкуванням листків). Сучасні ботаніки вважають, що однодольні рослини походять від дводольних.

Отже, кожен із класів має сукупність ознак, які й дають право віднести рослину до одного з них.

Порівняльна характеристика дводольних і однодольних

Є всі відомі життєві форми: дерева, кущі, одно-, дво- і багаторічні трави

Наявна стрижнева коренева система, у якій корені здатні до потовщення

Мають мичкувату кореневу систему, у якій корені не здатні до потовщення

Стебло може бути трав’янисте або дерев’янисте з камбієм

Стебло трав’янисте, не здатне до потовщення

Прості або складні листки із сітчастим жилкуванням

Листки прості, з паралельним або дуговим жилкуванням.

Кількість частин квітки кратна 4 і 5.

Кільксть частин квітки кратна 3.

Зародок має 2 сім’ядолі з поживними речовинами, які при проростанні виносяться на поверхню ґрунту

Зародок має одну сім’ядолю без поживних речовин, яка при пророI станні не виноситься на поверхню

Близько 200 тисяч видів, які поділяють на 429 родин

Близько 50 тисяч видів, які поділяють на 104 родини

Магнолієві, Лататтєві, Жовтецеві, Шовковицеві, Кактусові, Рутові, Гарбузові, Капустяні, Розові, Бобові, Пасльонові, Айстрові та ін.

Лілійні, Цибулеві, Ірисові, Орхідні, Злакові, Пальмові, Ряскові та ін.

Отже, рослини класу Дводольні і класу Однодольні відрізняються за багатьма ознаками, але найважливішою все-таки є кількість сім’ядолей.

Природна адаптація посухостійких рослин

Є багато жарких і сухих частин світу, де дощові дні бувають рідко, і кілька крапель можуть впасти місяцями. Відсутність опадів спричинює сухий клімат, але якщо він також супроводжується довгими днями сонця та тепла, посуха посилюється, що вражає переважну більшість рослин.

Посуха призводить до зневоднення рослин, оскільки вони втрачають воду, коли потіють, що не можуть відновитись, оскільки їх коріння недостатньо поглинають. Зневоднення видно через листя, які жовтіють до в’янення. Те саме відбувається з пагонами і з рослиною загалом, яка виглядає опалою і неживою. Якщо ситуація погіршується, рослина гине.

Пристосування листя

Зараз є деякі рослини, які розвинули різні механізми протистояння посухи і таким чином захищатись від цієї ситуації. І ми не говоримо про сукулентні рослини, які мають силу накопичувати воду в своїх товстих тілах, щоб переносити дні без води. Існує посухостійкі рослини які розробили інші типи механізмів, які допомагають їм виживати до появи дощів.

Це випадок олеандр які, як і інші види, мають пристосував його листя. Таким чином, є рослини, у яких розвинені невеликі, але товсті і тверді листя, зі спеціальними продишками, які розташовані на нижній стороні листа і захищені від сонця. Ця морфологія обмежує втрати води, які виникають через випаровування. Це дуже особливі вічнозелені рослини, які допомагають рослинам вижити. Рослини з цими пристосованими листками називаються склерофільні рослини, як із полуничним деревом, дубом діброми та іншими породами.

В інших випадках ми цінуємо ще один механізм, який запобігає надмірному потовиділенню рослини і, таким чином, втрачає найменшу кількість води. Існує ксерофільні рослини що вони представляють листя з невеликою площею поверхні, що знаходиться під сонцем. Замість того, щоб листя розкладалися, вони ростуть скрученими, лінійними, вузькими або голчастими, щоб випаровування було мінімальним. Це, в свою чергу, має наслідки, оскільки, оскільки листя менше, процес фотосинтезу відбувається повільніше, а отже, і ріст рослин.

The посухостійкі рослини вони також можуть представити волохате листя що забезпечують менше випаровування води. Покриваючись шаром білих волосків, вони відбивають світло і тим самим зменшують тепло на поверхні листа, що призводить до меншого випаровування. У свою чергу, пілозна поверхня допомагає уловлювати вологу з повітря. Приклад для відкриття? Шавлія

Ще один крок – це кактуси, яким вдається вижити, уникаючи присутності листя. Ці рослини пристосувалися до умов, в яких вони живуть, розвиваючись колючки замість листя для зменшення потовиділення і, отже, втрата води, яка завжди відбувається через листя.

Подвійна коренева система

Нарешті, у нас є такі посухостійкі рослини що замість перетворення їх листя розвинулися подвійна коренева система, дуже глибокий, для того, щоб витягувати воду з найглибших шарів ґрунту. Ці рослини спочатку розвивають найглибшу кореневу систему, а потім і поверхневу, яка використовує воду від невеликих опадів, які вона отримує. Після формування подвійної кореневої системи ці рослини починають розвивати надземну частину, але процес може зайняти роки. Цистус польовий (Cistus saviifolius)., більш відомий як Хара, є рослиною з цими характеристиками.

Повний шлях до статті: Садівництво на » Сукуленти » Cactus » Природна адаптація посухостійких рослин

Будьте першим, щоб коментувати

Як захищаються і лікуються рослини

Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.

Тварини можуть сховатися від засушливої спеки і від жорстокого морозу. Рослинам важче: бігати вони не вміють, і всі життєві негаразди їм доводиться зустрічати віч-на-віч. Під палючими променями сонця тканини рослин нагріваються часом дуже сильно. Так, наприклад, температура листя калини досягає часом 44°С, а багато фруктів нагріваються до 46°. Кактус опунція, що росте в пустелях Мексики і Південної Америки, нагрівається до 65°; мабуть, у цьому відношенні він займає серед вищих рослин одне з перших місць. Рекорд жаростійкості належить мікроскопічним синьо-зеленим водоростям, які живуть у гарячих джерелах. Їм доводиться переносити температуру до 85°С.

Важким випробуванням піддає рослинний організм засуха, але рослини мужньо борються з нею. Для того, щоб у соняшнику, наприклад, загинула половина листя, рослина повинна втратити 87 відсотків наявних в її тканинах води. Чорна бузина пошкоджується в такій же мірі після втрати 55 відсотків води, а бук — 80 відсотків.

Ще більш вражаючі рекорди морозостійкості рослин. У природних умовах тканини багатьох дерев промерзають до — 60° і залишаються живими. А в лабораторії, як показав професор В. І. Туманів, гілки берези при певних умовах витримують без пошкодження температуру -253°С. Японському вченому Салаї вдалося зберегти живими гілки верби і тополі після охолодження їх до -269°.

Як же, з допомогою яких пристосувань рослинний організм захищається від спеки або холоду? Які пристосування є у нього для цього захисту?

Можна назвати три бар’єри, три лінії оборони, що захищають рослину від несприятливих умов.

Перша лінія — пристосування на рівні виду. Вони мають значення для окремих конкретних рослин, а для існування і відтворення даного виду рослин у природі. До їх числа можна відвести, наприклад, приуроченість плодоношення або всього періоду життя рослини найбільш сприятливій порі року. Так, в жарких пустельних областях багато рослини за час короткої, порівняно прохолодної і вологої весни встигають пройти шлях від насіння до насіння. Полярна тундра покривається рослинністю і відцвітає протягом дуже короткого літа. Та й у наших помірних широтах рослини не цвітуть коли попало, а «вибирають» для цього найкращий час. Велике значення має пристосованість даного виду рослин до певного місця, а також розселення одного виду під захистом іншого. Наприклад, сходи ялини на відкритих місцях вимерзають, а під покривом іван-чаю і папороті-орляка виживають.

Друга лінія оборони — пристосування на рівні організму. Інтенсивне випаровування вологи листям знижує їх температуру і тим самим рятує рослину від перегріву. Довгі коріння або м’ясисті, багаті водою тканини захищають від засухи, товста кора охороняє від різких коливань температури.

Нарешті, третя лінія оборони рослин відбувається на клітинному рівні. Саме в клітинах відбуваються процеси загартовування до холоду або перегріву, саме клітини набувають здатність переносити сильне зневоднення або високу солоність грунту.

Однак посуха, спека чи мороз можуть досягти такої міри, що всі ці лінії оборони будуть подолані і рослина пошкоджена. Але і в цьому випадку вона не здається відразу. У пошкоджених клітинах починаються «відновлювальні роботи», вступає в дію чудова властивість живих клітин (звичайно, не тільки рослинних) — здатність виліковування від пошкоджень.

Клітина чинить опір до кінця

Жива і здорова рослинна клітина має низку більш або менш легко відшукуваних функцій. Під мікроскопом у ній можна спостерігати рух протоплазми, з допомогою спеціальних приладів встановити наявність процесів фотосинтезу і дихання. Оболонка живої клітини погано проникна для багатьох речовин. Якщо ж впливати на рослинну клітину тими ж речовинами, але взятими в більш високих концентраціях, ніж концентрація клітинного соку, то вода почне виходити з вакуолі назовні, а протоплазма разом з оболонкою відстане від стінок і стиснеться в кулю. Цей процес називається плазмолізом.

При пошкодженні клітини всі ці функції порушуються. Наприклад, під дією високої температури в клітині спочатку сповільнюється, а потім і зовсім зупиняється рух протоплазми, припиняється фотосинтез. При більш сильному пошкодженні зникає дихання і втрачається здатність до плазмолізу. Але як би не були великі пошкодження, спричинені в клітині тим чи іншим фактором, у ній постійно відбуваються процеси, спрямовані на відновлення втрачених функцій.

Уявіть собі, що ви спостерігаєте клітини листа дзвіночка за допомогою мікроскопа з нагрівальним столиком. Клітини нагріті до 41°. Під впливом такої високої температури рух протоплазми стає все більш повільним. Помітно, що клітинам стає все гірше і гірше. Нарешті, рух зовсім припиняється. Минає година, друга… Незважаючи на те, що нагрівання продовжується, в клітинах знову починає рухатися протоплазма. Спочатку рух ледь помітний, але потім він прискорюється — клітини в буквальному сенсі слова оживають на очах.

Ще швидше відновлюється рух протоплазми і фотосинтез після припинення дії пошкоджуючого фактора — будь то висока або низька температура, тиск або яка-небудь отрута (звичайно, якщо пошкодження клітин не дуже великі). Відновлення втрачених функцій відбувається навіть у приречених на загибель клітин. Тимчасово відновлюється і така функція, як здатність клітин до плазмолізу, втрата якої відбувається лише при дуже сильних ушкодженнях. Іншими словами, клітина чинить опір до кінця. Але чи можна допомогти клітинам в їх прагненні до життя?

«Постільний режим»

Серйозно хворим людям лікарі наказують строгий постільний режим. Ослабленому організму потрібен спокій, щоб успішніше боротися з хворобою. Виявляється, що і клітини, часом легше справляються з пошкодженнями, якщо у них штучно загальмований обмін речовин і припинено зростання. Інакше кажучи, якщо їм, за влучним висловом професора В. Я. Александрова, створений «постільний режим».

Доведено, наприклад, що дріжджові і мікробні клітини успішніше «виліковуються» від променевої хвороби, якщо у них, на певному етапі після опромінення загальмувати життєдіяльність низькою температурою, голодуванням або хімічними речовинами, що пригнічують обмін.

Не слід думати, однак, що сповільнена життєдіяльність клітин завжди сприяє їх одужанню. У дослідах на бактеріях показано, наприклад, що гальмування синтезу білка отрутою — хлорамфеніколом — рятує опромінені ультрафіолетовими променями клітини тільки в тому випадку, якщо протягом 30-40 хвилин до застосування хлорамфеніколу вони утримувалися на повному живильному середовищі і в них йшов нормальний синтез білка. Отже, «постільний режим» потрібно поєднувати зі спеціальною дієтою.

В 1925-1926 роках німецький дослідник Нвак поміщав листя різних рослин на світло і темряву і при цьому труїв їх різними газами та отруйними речовинами. Виявилася цікава закономірність. Всі листи, які труїлися на світлі, гинули. Листя ж, які труїлися в темряві, залишалися живими. Світло — джерело життєвої енергії рослин — раптом виявилося спільником отрут. Подібні досліди, продовжені потім іншими вченими, дали аналогічні результати.

Причина загибелі отруєного листя на світлі і виживання їх у темряві полягає в наступному. Хлорофіл листа поглинає світлову енергію, яка використовується для фотосинтезу. Однак фотосинтез легко пригнічується під впливом навіть слабких пошкоджень, в той час як поглинання хлорофілом світлової енергії продовжується навіть у вбитого листя. У тому випадку, коли фотосинтез зупинений (саме це відбувається при дії різних отрут), а світлова енергія продовжує надходити в клітини листа, вона, не знаходячи корисного застосування, стає руйнівною силою. За рахунок кисню повітря і енергії світла відбувається окислення компонентів живої протоплазми, руйнування їх і загибель клітин та тканин. Врятувати листя із зупиненим фотосинтезом від смерті можна, помістивши їх у темряву або в безкисневу атмосферу — наприклад, в атмосферу азоту. Коли фотосинтез відновиться, листя перестануть боятися світла.

Дуже цікаві досліди провела аспірантка лабораторії цитофізіології і цитоекології Ботанічного інституту В. М. Кислюк. Вивчаючи холодостійкість огірка і кукурудзи, вона встановила, що листя цих теплолюбних рослин набагато краще переносять холод у темряві, ніж на світлі. Якщо листя огірка тримати при температурі +2° в темряві, то вони залишаються живими і неушкодженими. Якщо вони при тій же температурі і протягом того ж часу пробудуть на світлі, то гинуть. Причина загибелі листя на світлі при охолодженні та ж, що і при дії на них отрут: низька температура зупиняє фотосинтез, і енергія світла руйнує клітини.

Можливо, це відкриття дасть городникам простий і ефективний засіб захисту теплолюбних рослин від заморозків або короткочасних знижень температури. Може бути, досить просто затемнювати рослини (наприклад, ті ж огірки) на період заморожування і тим рятувати їх від пошкоджень.

Таким чином, у всіх дослідах з клітинами, у яких був порушений процес фотосинтезу, рятівним опинявся суворий «постільний режим» — перебування у темряві.