Данный раздел знакомит с высшими и низшими растениями. Подробно рассматриваются циклы развития основных представителей отделов Моховидные, Папоротниковидные, Голосеменные и Покрытосеменные растения. Особое внимание уделено классификации цветковых растений, приведены краткие характеристики семейств.

Царство Растения

Общая характеристика царства Растения

Количество видов: более 400 тысяч.

Растения – отдельное царство живых организмов. В растительных клетках имеются ядра (эукариоты). За редким исключением, растения питаются, создавая себе на свету питательные вещества из углекислого газа и воды в процессе фотосинтеза. Растения обычно ве­дут прикрепленный образ жизни, обладают неограниченным ростом, погло­щают вещества в виде растворов и газов. Их клетки содержат пластиды, имеют крупную централь­ную вакуоль и клеточную оболочку, содержащую целлюлозу. В качестве запасного углевода используют крахмал.

Подцарство Низшие растения. Водоросли

Исходный уровень знаний: царство, эукариоты, аэробы, слоевище, вегетативное, половое и бесполое размножение, гаметы

План ответа

• Общая характеристика водорослей
• Строение тела
• Особенности размножения
• Отделы водорослей
• Значение водорослей в природе и практической деятельности человека

Количество видов. В настоящее время альгологи описали около 100 тысяч видов водорослей.

Местообитание водорослей.

В самом названии «водоросли» зашифровано основное место обитания этих организмов. Действительно большинство водорослей - обитатели пресных и морских водоемов. Они населяют толщу воды (фитопланктон) или прикреплены к дну ризоидами (фитобентос). Однако водоросли можно встретить и на почве, и во льдах, и в составе лишайников, и даже внутри волоса ленивца!

Строение тела водорослей.

Водоросли могут быть одноклеточными, колониальными или многоклеточными.Тело многоклеточных водорослей не имеет тканей и органов, состоит из одинаковых клеток, поэтому называется слоевище, или таллом. Клетки водорослей имеют строение, типичное для растений. Пластиды у водорослей бывают двух типов: мелкие дисковидные (хлоропласты) и крупные разнообразной формы (хроматофоры).

Образ жизни водорослей.

Питаются водоросли автотрофно за счет фотосинтеза. Минеральные вещества и воду поглощают всей поверхностью тела. Дышат они, используя кислород воздуха (аэробно). Размножаются вегетативно, бесполым и половым путем. При вегетативном размножении отделяются части слоеви­ща. При бесполом - в особых клетках (спорангиях) образуются споры, из которых развиваются организмы, подобные материнскому. При половом размножении происходит образование и слияние половых клеток (гамет). У некоторых водорослей при половом размножении про­исходит чередование поколений (спорофита и гаметофита).

Многообразие водорослей.

В подцарстве Низшие растения выделяют одиннадцать отделов водорослей. Мы рассмотрим только три из них.

Отдел Зеленые водоросли самый обширный на данное время. В нем можно встретить как одноклеточные, так и многоклеточные формы. Все они отличаются в первую очередь чисто-зелёным цветом своих слоевищ. Ученые считают, что именно зеленые водоросли стали предками высших растений. Представителями этого отдела являются хламидомонада, хлорелла, спирогира, улотрикс, ульва и другие.

Представители: хламидомонада, хлорелла, улотрикс, спиро­гира.

Хламидомонада – одноклеточная зеленая водоросль. Она имеет два жгутика для передвижения в воде. Определить направление движения ей помогает светочувствительный глазок (стигма), расположенный в крупном чашевидном ярко-зелёном хроматофоре. Две мелкие сократительные вакуоли необходимы клетке для выведения избытка воды из организма. Кроме автотрофного питания, эта удивительная водоросль способна к поглощению органических частиц из внешней среды, т.е. гетеротрофному питанию. В благоприятных условиях (летом) хламидомонада размножается с помощью спор. Клетка теряет жгутики и делится. В результате внутри образуется от четырех до восьми спор со жгутиками. Оболочка разрывается, и споры выходят во внешнюю среду, где вырастают во взрослых особей. В неблагоприятных условиях (осенью) происходит половое размножение. Хламидомонады широко распространены в толще пресных водоемов и служат пищей для мелких животных.

Хлорелла - одноклеточная зеленая водоросль без жгутиков. Хроматофор у неё чашевидной формы. Хлорелла в процес­се фотосинтеза образует много органических веществ и выде­ляет большое количество кислорода, так как усваивает в десять раз больше сол­нечной энергии, чем другие растения. Помимо этого, ее клетки содержат много полезных для человека веществ. Эти свойства определили использование хлореллы в космических кораблях. Размножается хлорелла только бесполым путем. Как и хламидомонада, она обитает в толще пресной воды и служит кормом простейшим и другим мелким животным.

Нитчатые водоросли. Улотрикс - водная нитчатая водо­росль, ведущая прикрепленный образ жизни. Хроматофор имеет форму незамкнутого кольца.

Род Спирогира. Спирогира - водная гаплоидная нитчатая во­доросль. Ко дну водоема не прикрепляется. Размножается половым путем. Разнополые соседние нити располагаются друг напротив друга. Между соседними клет­ками образуются мостики. Происходит конъюгация.

Представители отдела Бурые водоросли - обитатели морей. В основном, это крупные организмы с ризоидами для прикрепления ко дну моря. Среди них нет одноклеточных и колониальных. В клетках, кроме зеленых хлорофиллов, содержатся дополнительные бурые пигменты, придающие им характерную окраску. Представители рода ламинария широко известны под названием «морская капуста».

Ламинария. Представители рода Ламинария - крупные (до 20 метров длиной) мно­голетние морские водоросли. Они имеют листоподобное слоевище, прикрепленное ко дну ризоидами. Верхняя часть слоевища ежегодно отмирает. В морях на глубине 5-10 метров ламинарии образуют «водорослевые леса», которые служат местом обитания и пищей для большого количества видов морских животных. Человек издавна использует ламинарию в пищу, как удобрение, в медицинских и косметологических целях. Клетки ламинарии способны накапливать йод, необходимый для здоровья человека.

Большинство представителей отдела Красные водоросли – это морские глубоководные ор­ганизмы. У красных водорослей, кроме обычных пигментов, имеются дополнительные синие и красные. Это позволяет им осуществлять фотосинтез на глубине водоема, куда проникает мало солнечного света. Большинство красных водорослей имеют многоклеточное сильно разветвленное слоевище. Из красных водорослей получают агар-агар, используемый для приготовления пастилы, зефира, мороженого. Агар высоко оценили микробиологи, т.к. он является хорошей питательной средой для разведения бактерий и грибов в лаборатории. Из представителей широко распространена порфира.

Значение водорослей в природе и в жизни человека.

• Производители органических веществ водоемах, служат пищей для животных.
• В процессе фотосинтеза выделяют кислород.
• В эволюции - предки высших растений.
• Играют существенную роль в почвообразовании.
• Употребление в пищу, например, ламинарии.
• Получение удобрений.
• Изготовление лекарств и пищевых добавок, содержащих йод, бром.
• Получение агар-агара.
• Биологическая очистка воды от загрязнителей.
• При массовом размножении могут нанести ущерб, вызывая «цветение воды».

Новые понятия и термины: чередование поколений, хроматофор, хлоропласт.
Представители: хламидомонада, хлорелла, улотрикс, спирогира, ламинария, порфира.

Вопросы на закрепление

1. В чем сходство и отличия клеток бактерий, грибов, растений?
2. В чем состоят особенности низших растений?
3. Как называются и какую функцию выполняют органы полового и бесполого размножения?

Подцарство Высшие растения

Исходный уровень знаний:
царство растения, подцарство, отдел, размножение (вегетативное, бесполое, половое), половые органы (гаметангии: архегонии, антеридии), поколения (гаметофит, спорофит), чередование поколений, спорангии, споры, гаметы (яйцеклетка, спермий, сперматозоид), зигота, митоз, прорастание споры

Количество видов: более 300 тысяч.
Среда обитания: в основном наземные растения, но есть и водные

Тело высших растений имеет органы. Первыми в эволюции появляются побеги - это стебли с листь­ями и почками. Затем возникают корни, что позволяет наилучшим образом прикрепляться к почве. У наиболее организованных высших растений можно увидеть семя, цветок, плод. Эти органы участвуют в половом размножении и называются генеративными. Все органы высших растений состоят из ткане­й. Появление тканей и органов связано с переселением расте­ний из водной среды на сушу.

Органы. Вегетативные органы. Побеги и корни - вегетативные органы (органы, осуще­ствляющие питание и дыхание растений). Побег - орган воз­душного питания (фотосинтеза). Корень - орган почвенного питания (поглощает из почвы воду с минеральными вещест­вами).

Размножение: вегетативное (частями вегетативных органов или видоизмененными вегетативными органами) и половое.

Генеративные органы - органы, выполняющие функции полового размножения. При половом размножении происхо­дит чередование поколений: гаметофита и спорофита, которые отличаются по размерам, продолжительности жизни, развитию органов и тканей. Гаметангии многоклеточные. Гаметы не­подвижные (яйцеклетки, спермии) или подвиж­ные (сперматозоиды).

Споровые и семенные растения. Высшие растения можно разделить на две группы: споро­вые и семенные.

Споровые растения расселяются при помощи спор. У них образуются гаметангии с гаметами и спорангии со спорами. Для оплодотворения необходима вода.

Семенные растения расселяются при помощи семян. Функцию генеративных органов у голосеменных растений выполняют шишки, а у покрытосеменных - цветки. Для оплодотворения вода не нужна. У них возникает новый процесс - опыление. У покры­тосеменных растений осуществляется двойное оплодотворе­ние.

Отделы Высших растений

1. Моховидные;
2. Плауновидные;
3. Хвощевидные;
4. Папоротниковидные;
5. Голосеменные;
6. Покрытосеменные.

Новые понятия и термины: ткани (покровные, проводящие, механические, всасывающие, фотосинтезирующие, образова¬тельные); органы (вегетативные: побег и корень, генеративные); растения: высшие, споровые, семенные: питание (поч¬венное, воздушное); опыление.

Вопросы на закрепление.

1. В чем отличие высших растений от низших?
2. Какие ткани образуются у высших растений?
3. Чем отличаются вегетативные и генеративные органы?
4. Чем отличаются споровые и семенные растения?
5. Какие отделы входят в подцарство Высшие растения?

Отдел Моховидные

Исходный уровень знаний:
высшие растения, вегетативные органы: побег и корень, ризоиды, гаметофит, спорофит, гаметангии (антеридии, архегонии), гаметы (яйцеклетка, сперматозоид), зигота, оплодотворение, спорангии, споры, чередование поколений, митоз, мейоз, отдел, вегетативное размножение, половое размножение, прорастание споры, слоевище (таллом), гаплоидность, диплоидность

План ответа:

• Строение тела мхов
• Цикл развития мхов на примере Кукушкина льна
• Особенности мхов рода Сфагнум
• Роль в природе и практической деятельности человека

Количество видов. В настоящее время бриологи описали около 20 тысяч видов мхов.

Местообитание мхов.

Мхи встречаются на всех континентах, даже в Антарктиде. Они поселяются на почве, скалах, пнях, деревьях, предпочитая затенённые сырые места.

Строение тела мхов.

Мхи - низкорослые травяни­стые растения. Тело мхов либо разделено на стебель и мелкие листья (сфагнум, кукушкин лен), ли­бо представлено слоевищем, не разделенным на органы (мар­шанция). У них отсутствуют настоящие корни. К поч­ве они прикрепляются с помощью тонких нитевидных выростов - ризоидов.

Образ жизни мхов.

Мхи питаются, создавая себе органические вещества на свету в процессе фотосинтеза (автотрофно). Воду они поглощают всей поверхностью тела. Дышат, используя кислород воздуха (аэробно).

Развитие мхов происходит очень интересно. На одних травинках образуются мужские клетки со жгутиками. На других травинках, на самых макушках, созревают крупные женские клетки. Во время дождя или тумана подвижные мужские клетки в капле воды устремляются к женским и сливаются на ними. Оплодотворенная женская клетка (зигота) начинает развиваться в удивительную конструкцию – коробочку на ножке. Ножка имеет подошву, через которую, как через мост, поступают питательные вещества от травинки в коробочку. А что же происходит в это время внутри коробочки? Давайте заглянем. В коробочке образуется огромное количество спор. Каждая спора мельче манной крупицы. Когда споры созревают, у коробочки открывается крышечка, или в ней образуются маленькие поры, через которые споры вылетают на свободу. Попав в благоприятные условия, спора прорастает в тонкую нить, на которой вскоре можно будет увидеть юные зеленые травинки с маленькими ризоидами.

Мхи могут размножаться частями растения или специальными почками, т.е. вегетативно.

Многообразие мхов.

Среди мхов встречаются представители, у которых тело не разделено на органы, а представлено слоевищем. Примером может служить маршанция. Этот мох поселяется на пожарищах и способствует зарастанию обожженных почв и почв, лишенных растительного покрова.

Один из самых распространенных мхов в нашей стране - Кукушкин лен. Он произрастает в лесах и на боло­тах, образуя густые плотные скопления, которые называют дерновины. Кукушкин лен участвует в почвообразовании, может вызвать заболачивание мест обитания.

Торфяной мох (сфагнум) произрастает на болотах, в тундре, во влажных лесах. Его стебли ветвятся, нарастая верхушкой по три сантиметра в год. При этом его нижняя часть отмирает и обра­зует торф.

Значение мхов в природе и в жизни человека

• Мхи часто поселяются в таких местах, которые недоступны для других растений. В этом случае они вслед за лишайниками играют большую роль в почвообразовании.
• Мхи участвуют в регуляции водного баланса леса. Они препятствуют испарению влаги из почвы.
• Запасая воду, мхи могут вызвать заболачивание почв.
• На лугах мхи препятствуют семенному возобновлению трав, в лесах - прорастанию семян деревьев.
• Широкое применение в хозяйственной деятельности человека нашел торф. Он используется в качестве топлива, подстилки для домашних животных, удобрения. Из торфа можно получить воск, парафин, краски, изготовить бумагу и картон. В строительстве торф используется как теплоизолирующий материал.

Новые понятия и термины: гаметофит и спорофит мхов. торф, заболачивание.

Представители: р. Кукушкин лен, р. Сфагнум, р. Маршанция.

Вопросы на закрепление.

1. Каково систематическое положение мхов среди высших растений?
2. Как можно летом отличить женский гаметофит кукушкина льна от мужского?
3. Почему мхи встречаются только во влажных местах?
4. Считается, что мхи представляют собой тупиковую ветвь в эволюции. С чем это может быть связано?
5. Почему в торфяных болотах находят трупы давно умерших животных?

Отдел Папоротниковидные

Исходный уровень знаний:
царство, подцарство, отдел, высшие растения, корневище, укороченный побег, придаточные корни, спорофит, гаметофит, антеридий, архегоний, спора, спорангий, яйцеклетка, сперматозоид, зигота, митоз, мейоз, половое и вегетативное размножение, оплодотворение

План ответа:

• Местообитания папоротников.
• Строение спорофита папоротников.
• Размножение папоротников.
• Роль в природе и хозяйственное значение папоротников

Количество видов. В настоящее время ученые описали около 25 тысяч видов папоротников.

Местообитание папоротников.

Папоротники широко распространены по всему земному шару. Они произрастают в лесах, на болотах, в реках и озерах, в расселинах скал, даже на ветвях крупных деревьев. Наибольшее разнообразие папоротников можно увидеть там, где тепло и сыро – в тропиках и субтропиках.

Строение тела папоротников.

Папоротники имеют листья, стебли и корни. У большинства папоротников, произрастающих в лесах нашей страны, листья необыкновенно красивые, имеют ажурно рассеченные узоры. Когда молодые листья появляются на свет, они закручены спирально, как улитки, а потом расправляются. Удивляют листья папоротников еще и тем, что они не только фотосинтезируют, но и образуют споры на нижней стороне своей пластинки. Недаром ученые дали листьям папоротника свое собственное название – вайя (от греческого «пальмовая ветвь»). Вайи прикрепляются к стеблю, который под землей образует многолетнее корне­вище. От корневища отходят хорошо развитые корни папоротника. Обратите внимание на «ботаническую ловушку»: корневище – это не огромный корень, а подземный побег. У древовидных папоротников стебель высокий и одревесневший, а у водных (сальвиния) – укороченный, практически незаметный.

Образ жизни папоротников.

Питаются папоротники, образуя для себя на свету органические вещества в процессе фотосинтеза, из почвы всасывают минеральные вещества и воду при помощи корней. Дышат, используя кислород воздуха.

Рассмотрим цикл развития папоротников на примере щитовника мужского, широко распространенного в наших лесах. В начале лета на нижней стороне вайи образуются спорангии. Они собраны группами, которые на­зываются сорусы. Внутри спорангиев образуются гаплоидные споры, которые рассеиваются ветром. Число спор на одном растении может достигать миллиарда. У некоторых папорот­ников споры имеют неодинаковые размеры.

В благоприятных условиях спора прорастает в маленькую зеленую сердцевидную пластинку величиной 1 кв. см. Это гаметофит папоротника, который называется заросток. К поч­ве он прикреплен ризоидами. Заросток обоеполый, т. е. на нем формируются как антеридии, так и архегонии. Оплодо­творение происходит в водной среде. Из зиготы прорастает молодой спорофит, питаясь первое время за счет заростка. Ве­гетативное размножение происходит с помощью частей корне­вища и с помощью выводковых почек, образующихся на ли­стьях.

Вайи у папо­ротников, произрастающих в умеренном климате, осенью жел­теют и отмирают.

Папоротники способны к размножению частями корневища, то есть вегетативно.

Многообразие и значение папоротников в природе и в жизни человека.

• Папоротники являются важным компонентом многих растительных сообществ. Они создают не только органические вещества и кислород, но и особый микроклимат в лесу.

• Древние древовидные папоротники сыграли важную роль в об­разовании каменного угля. В настоящее время древовидные папоротники встречаются в тропиках.
• Молодые вайи папоротника орляка употребляют в пищу как салат.
• Такие папоротники, как асплениум, применяют в качестве декоративных растений.

• Некоторые виды папоротников применяются в медицине для лечения открытых ран, кашля, болезней горла, как глистогонное средство (щитовник мужской).
• Некоторые виды (азолла) используют в качестве зеленого удобрения, обогащающего почву азотом.

Вопросы на закрепление.

1. Какие условия необходимы для размножения папоротников?
2. Охарактеризуйте усложнения в строении папоротников по сравнению со мхами.
3. Согласны ли вы с утверждением, что папоротник - типично сухопутное растение?
4. Можно ли определить мужского или женского пола папоротник, изучая его вайи?
5. В каких отраслях промышленности человек использует папоротники?

Отдел Голосеменные растения

Исходный уровень знаний:
царство, подцарство, отдел, класс, семейство, половое и вегетативное размножение, чередование поколений, спорофит, гаметофит (мужской и женский), спорофит, спорангий, спора, архегоний, антеридий, гаметы, (яйцеклетка, сперматозоид, спороносный колосок, высшие растения, мейоз, митоз, вегетативные и генеративные органы

План ответа

• Особенности семенных растений. Особенности голосеменных растений.
• Строение хвойных растений.
• Вегетативное и половое размножение голосеменных (на примере сосны обыкновенной).
• Роль в природе и хозяйственное значение. Особенности семенных растений

Семенные - самая процветающая группа наземных растений. Они произошли от разноспоровых папоротников.

Характеристика голосеменных растений
Количество видов: около 700.
Среда обитания: голосеменные произрастают по всему зем¬ному шару. Наибольшее видовое разнообразие наблюдается по берегам Тихого океана, в Австралии, Новой Зеландии, в умеренной и холодной зонах Северного полушария. Занимают огромные территории, образуя хвойные леса. Больше всего видов (около 600) в классе Хвойные.
Строение: Голосеменные - в основном вечнозеленые деревья и кустарники, имеющие многолетние стволы (или стволики), крону, стержневую корневую систему из главного, боковых и придаточных корней. Листья игловидные (хвоя) чешуевидные или крупные плоские различной формы.
Размножение: Преобладает половое, но возможно и вегетативное (отводками, корневой порослью). Половое размножение происходит с чередованием поколений. Спорофит преобладает, гаметофит состоит всего из нескольких клеток и формируется внутри спорангиев.
Половое размножение сосны обыкновенной. На верхушке молодых побегов образуются женские шишки. Они состоят из оси, на которой расположены семенные чешуи. На чешуях находятся по два спорангия, называемые семязачатки (семяпочки). Семязачаток состоит из покровов и нуцеллуса. Одна клетка нуцеллуса делится мейозом, и из нее образуются четыре споры. Три из них отмирают, а одна делится, в результате чего образуется женский гаметофит. Он состоит из клеток эндосперма, в который погружены два архегония, содержащие по одной яйцеклетке. Таким образом, женский гаметофит сосны окружен клетками нуцеллуса и покровами спорангия (семяпочки).
Мужские шишки находятся у основания молодых побегов. Они состоят из оси, чешуй и спорангиев (пыльников), На чешуях находятся по два пыльника. Из внутренних клеток пыльника путем мейоза образуются многочисленные споры. Из спор формируются мужские гаметофиты. Сформировавшийся гаметофит состоит из двух клеток. Одна клетка (вегетативная) - крупная, имеет две оболочки: внешнюю - плотную и внутреннюю - тон¬кую. Внутри вегетативной клетки располагается мелкая генеративная клетка. Мужской гаметофит называется пыльца. Она имеет два воздушных мешка для облегчения переноса ветром.
Пыльники разрываются, и пыльца переносится с помощью ветра на женские шишки, которые в это время открыты. Пыльца попадает на отверстие в покровах се¬мяпочки. После этого чешуи смыкаются (шишка закрывается), пропитываются смолой. Мужские шишки засыхают. Эти процессы происходят весной.
Весной следующего года из вегетативной клетки пыльцы образуется пыльцевая трубка: тонкая внутренняя оболочка выпячивается через отверстия во внешней оболочке. Трубка растет, проходит через отверстие в покровах семяпочки, проникает в эндосперм. Генеративная клетка делится, и из нее образуется два спермия - мужские гаметы без жгутиков. Спермии спускаются по пыльцевой труб¬ке. Один из них сливается с яйцеклеткой, а второй спермий и вторая яйцеклетка погибают.
После оплодотворения женские шишки становятся ярко-зелеными, внутри них из семязачатков формируются семена.
Из зиготы развивается зародыш нового спорофита. Эндосперм женского гаметофита разрастается, обогащается питательными веществами и становится запасающей тканью семени. Его ве¬щества будут использованы зародышем при прорастании семени. Во время формирования зародыша и эндосперма нуцеллус разрушается, а покровы семяпочки превращаются в семенную кожуру.
Формирование семян происходит под защитой чешуи женской шишки, которые постепенно меняют цвет с зеленого на коричневый. Затем чешуи отгибаются, и созревшие семена, снабженные крылышком, разносятся с помощью ветра. Рассеивание семян происходит зимой.
Вегетативным способом сосна не размножается.

• Являются лесообразователями.
• Семена используются в пищу человеком и животными.
• Образование большого количества кислорода в процессе фотосинтеза.
• Древесину используют в кораблестроении, для изготовления мебели, строительных материалов.
• В медицине для получения камфары, бальзамов, детской присыпки.
• При перегонке древесины получают смолу, канифоль, скипидар.
• Используют как топливо.
• Используются в качестве декоративных растений.

Новые понятия и термины: мужские и женские шишки, семенные чешуи, семязачаток (семяпочка), покровы, нуцеллус, эндосперм, пыльник, пыльца, вегетативная и генеративная клетки, спермин, пыльцевая трубка, семя, семенная кожура, зародыш, оболочки пыльцы, семенные растения, опыление.

Представители: вельвичия удивительная, туя, кипарис, можжевельник. В Кузбассе широко распространены такие представители семейства Хвойные, как сосна обыкновенная, кедр, ель сибирская, пихта сибирская, лиственница сибирская.

Вопросы на закрепление?

1. В чем отличие споры от семени?
2. Почему большинство хвойных называют вечнозелеными?
3. Как отличить мужскую шишку от женской?
4. Что означает выражение "сосна пылит"?
5. Из чего образуется семя и части семени?
6. Какой набор хромосом имеют разные части семени?
7. Почему голосеменные имеют такое название?

Отдел Покрытосеменные (Цветковые) растения

Исходный уровень знаний:
царство, подцарство, отдел, высшие растения, половое и бесполое размножение, спорофит. гаметофит, спорангий, гаметангий, пыльца, семязачаток (покровы, нуцеллус), споры, гаметы (яйцеклетка, спермий), опыление, оплодотворение, семя

План ответа:

• Особенности покрытосеменных, обеспечивающие господствующее положение данной группы
• Многообразие и распространение покрытосеменных
• Цикл развития покрытосеменных растений. Двойное оплодотворение
• Роль в природе и хозяйственное значение

Количество видов: около 250 тысяч.
Покрытосеменные, или Цветковые, растения составляют наи¬более совершенную и обширную группу высших растений. Они заняли господствующее положение, благодаря комплексу преимуществ.

• Наличие цветка, защищающего от внешних условий спорангии и гаметофиты.
• Двойное оплодотворение, обеспечивающее большой запас питательных веществ.
• Семена развиваются под защитой околоплодника.
• Спорофит устроен чрезвычайно разнообразно.
• Совершенное строение тканей.

Среди покрытосеменных есть деревья, кустарники, травы многолетние и однолетние.
Строение: Тело спорофита состоит из побеговой и корневой систем. Кроме вегетативных, образуются генеративные органы - цветки, из которых затем развиваются плоды с семенами. Размножение. Широко распространено как вегетативное, так и половое размножение.
Половое размножение: У покрытосеменных образуется особый орган - цветок. Он является изменившимся в процессе эволюции спороносным побегом.
На тычиночных нитях образуются пыльники - спорангии, где вследствие мейоза формируются гаплоидные споры. В спорах ядро делится митозом, в результате чего она превращается в мужской гаметофит - пыльцу, содержащую две гаплоидные клетки - вегетативную и генеративную. Пыльца имеет тонкую внутреннюю и толстую внешнюю оболочки. Она формируется под защитой стенок спорангия - пыльцевого мешка.
Внутри завязи пестика находятся другие спорангии - семяпочки, состоящие из покровов и нуцеллуса. Одна клетка нуцеллуса делится мейозом, образуя четыре споры. Три споры погибают, а из четвертой формируется женский гаметофит, называемый зародышевый мешок. Внутри зародышевого мешка находится яйцеклетка, в центре располагается диплоидное центральное ядро. Таким образом, женский гаметофит погружен в нуцеллус, ок¬руженный покровами семяпочки, а семяпочка располагается внутри завязи пестика.
После созревания пыльцы пыльники раскрываются, пыль¬ца переносится на рыльце пестика. Из вегетативной клетки формируется пыльцевая трубка, которая спускается внутрь завязи пестика и проникает внутрь семяпочки, при соприкосновении с зародышевым мешком ее кончик растворяется. Спермии проникают внутрь. Один из них сливается с яйцеклеткой, образуя зиготу, а второй - с диплоидным ядром, образуя триплоидный эндосперм.
Такой способ оплодотворения открыл русский ученый Сергей Гаврилович Навашин в 1898 году и назвал его двойным оплодотворением.
После того, как произойдет оплодотворение, покровы цветка засыхают, завязь пестика разрастается и превращается в околоплодник, а семязачаток - в семя. Из покровов семязачатка образуется семенная кожура, из зиготы развивается зародыш нового спорофита. Кроме того, в семенах формируется запасающая ткань - эндосперм с триплоидным набором хромосом.

Роль в природе и хозяйственное значение покрытосеменных

• Являются производителями органического вещества, т. е. служат первичным источником питания.
• Выделение кислорода в атмосферу.
• Образуют многоярусные леса и другие типы растительных сообществ.
• В пищевой промышленности.
• В фармакологии.
• В парфюмерии.
• В качестве стройматериала.
• В качестве топлива.
• Декоративное значение.

Новые понятия и термины: двойное оплодотворение, зародышевый мешок, центральное ядро, плод, околоплодник, цветок, тычинка (тычиночная нить, пыльник), пестик (завязь).

Вопросы на закрепление:

1. Приведите примеры покрытосеменных растений, занявших различные среды жизни.
2. Какие жизненные формы цветковых растений вам известны?
3. Какие растения человек использует в пищу, а какие в лечебных и декоративных целях?
4. В чем суть и значение двойного оплодотворения?

Исходный уровень знаний:
таксоны (царство, отдел); строение семени однодольных и двудольных растений, семя, зародыш, эндосперм, семядоля; корневая система (стержневая, мочковатая), лист простой, лист сложный, жилкование, цветок, околоцветник

План ответа

• Сравнительная характеристика классов Двудольные и Однодольные.
• Основные признаки семейств класса Двудольные.

Основные признаки семейств класса Однодольные (злаковые, лилейные)

Отдел Покрытосеменные, или Цветковые, растения включают в себя два класса: Двудольные и Однодольные.
Растения, относящиеся к классу Двудольные, имеют зародыши с двумя семядолями, стержневую корневую систему, в корнях и стеблях образуется камбий, листья у них простые и сложные с пальчатым или перистым жилкованием, цветки пятичленные с двойным околоцветником. В классе около 200 тысяч видов.
Растения, относящиеся к классу Однодольные, имеют зародыш с одной семядолей, корневая система у них мочковатая, в стеблях и корнях отсутствует камбий, листья простые с дуговым или параллельным жилкованием, околоцветник простой, цветки трехчленные. В классе более 65 тысяч видов.
Каждый признак в отдельности не может определить принадлежность растения к одному из классов, только совокупность признаков даст возможность правильно отнести растение к классу Однодольные или Двудольные, т. к. имеются случаи нетипичного строения т.е. исключения из правил.

1. Название семейства.
2. Особенности цветка.
3. Формула цветка.
4. Соцветие.
5. Типы плодов.
6. Способ опыления.
7. Представители.

Семейство Крестоцветные

• *Ч4Л4Т4+2П1
• Соцветие - кисть.
• Плод - стручок или стручочек.
• Насекомоопыляемые.

Представители: капуста, редька, репа, брюква, горчица, рапс, пастушья сумка, сурепица, желтушник, левкой, ночная красавица.

Семейство Пасленовые

• *Ч(5)Л(5)Т5П1
• Соцветие - кисть.
• Плод - ягода или коробочка.
• Насекомоопыляемые, иногда (картофель) самоопыляю¬щиеся.

Представители: паслен черный, табак, картофель, баклажан, томат, пе¬рец, дурман, белена.

Семейство Розоцветные

• Цветки правильные, обоеполые. Околоцветник двойной. Цветоложе часто разрастается, срастается с основаниями ча¬шелистиков, тычинок, лепестков.
• *Ч5Л5Т?П? или *Ч5Л5Т?П1
• Насекомоопыляемые.

Представители: яблоня, груша, слива, малина, черемуха, кровохлебка, лап¬чатка, рябина, клубника.

Семейство Сложноцветные

• *Л(5)Т(5)П1 ИЛИ ^Л(5)Т(5)П или ^Л(5)
• Плод - семянка.
• В основном насекомоопыляемые.

Представители: подсолнечник, цикорий, полынь, ромашка, василек, тыся¬челистник.

Семейство Бобовые

• Травянистые многолетние и однолетние, деревья, кустарники, полукустарники.
• ^Ч(5)Л1,(2),2 T(9)+1П1
• Плод - боб.
• На корнях большинства бобовых имеются бактериальные клубеньки.

Представители: люцерна, клевер, соя, горох, бобы, посевной горошек.

Семейство Злаковые

• Травы
• ^О3ТзП1
• Плод - зерновка.
• Большинство - ветроопыляемые.

Представители: рис, кукуруза, пшеница, ячмень, тимофеевка, лисохвост, бамбук.

Семейство Лилейные

• *Л3+3Т6П1
• Соцветие – кисть, зонтик
• Плод - коробочка или ягода
• Насекомоопыляемые.

Представители: ландыш, лук, чеснок, спаржа, тюльпан, лилия, гиацинт.

Новые понятия и термины: Однодольные и Двудольные растения, семейства Крестоцветные, Пасленовые, Розоцветные, Сложноцветные, Бобовые, Злаки, Лилейные; трубчатые, язычковые и воронковидные цветки, стебель - соломина, цветочные чешуи, пленки.

Вопросы на закрепление

1. Какие признаки характерны для растений класса Двудольные?
2. Какие признаки характерны для растений класса Одно¬дольные?
3. Дайте краткую характеристику основным семействам Двудольных растений.

Классификация цветковых растений

Отдел Покрытосеменные, или Цветковые

Растения вклю­чают в себя два класса: Двудольные и Однодольные.

Растения, относящиеся к классу Двудольные, имеют за­родыши с двумя семядолями, стержневую корневую систему, в корнях и стеблях образуется камбий, листья у них простые и сложные с пальчатым или перистым жилкованием, цветки пятичленные с двойным околоцветником. В классе около 200 тысяч видов.

Растения, относящиеся к классу Однодольные, имеют за­родыш с одной семядолей, корневая система у них мочковатая, в стеблях и корнях отсутствует камбий, листья простые с ду­говым или параллельным жилкованием, околоцветник про­стой, цветки трехчленные. В классе более 65 тысяч видов.

Каждый признак в отдельности не может определить принад­лежность растения к одному из классов, только совокупность признаков даст возможность правильно отнести растение к классу Однодольные или Двудольные, т. к. имеются случаи нетипичного строения т.е. исключения из правил.

План характеристики семейства

1. Название семейства.
2. Жизненная форма (деревья, кустарники или травы).
3. Особенности цветка.
4. Формула цветка.
5. Соцветие.
6. Типы плодов.
7. Способ опыления.
8. Представители.

Семейство Крестоцветные

• Однолетние и многолетние травы, полукустарники.
• Цветки обоеполые. Околоцветник двойной.
• *Ч 4 Л 4 Т 4+2 П 1
• Соцветие - кисть.
• Плод - стручок или стручочек.
• Насекомоопыляемые.

Представители: капуста, редька, репа, брюква, горчица, рапс, пастушья сумка, сурепица, желтушник, левкой, ночная красавица.

Семейство Пасленовые

• Травы, реже полукустарники, кустарники.
• Венчик сростнолепестный, трубчатый. Цветки могут быть правильные и неправильные.
• *Ч (5) Л (5) Т 5 П 1
• Соцветие - кисть.
• Плод - ягода или коробочка.
• Насекомоопыляемые, иногда (картофель) самоопыляю­щиеся.

Представители: паслен черный, табак, картофель, баклажан, томат, пе­рец, дурман, белена.

Семейство Розоцветные

• Деревья, кустарники, полукустарники и травы.
• Цветки правильные, обоеполые. Околоцветник двойной. Цветоложе часто разрастается, срастается с основаниями ча­шелистиков, тычинок, лепестков.
• *Ч 5 Л 5 Т ∞ П ∞ или *Ч 5 Л 5 Т ∞ П 1
• Соцветие - кисть, щиток, зонтик.
• Плоды - костянки, многокостянки, многоорешки, яблоки.
• Насекомоопыляемые.

Представители: яблоня, груша, слива, малина, черемуха, кровохлебка, лап­чатка, рябина, клубника.

Семейство Сложноцветные

• Однолетние и многолетние травы. В тропиках - лианы, кустарники, деревья.
• Различают три типа цветков, составляющих корзинки -трубчатые, язычковые, воронковидные.
• *Л (5) Т (5) П 1 ИЛИ Л (5) Т (5) П или Л (5)
• Соцветие - корзинка. В большинстве случаев корзинки - составная часть сложных соцветий - сложных метелок, щитков.
• Плод - семянка.
• В основном насекомоопыляемые.

Представители: подсолнечник, цикорий, полынь, ромашка, василек, тыся­челистник.

Семейство Бобовые

• Травянистые многолетние и однолетние, деревья, кустар­ники, полукустарники.
• Венчик имеет парус, весла и лодочку.
• Ч (5) Л 1,(2),2 T (9)+1 П 1
• Соцветие - кисть, метелка, головка.
• Плод - боб.
• Насекомоопыляемые, есть самоопыляющиеся.
• На корнях большинства бобовых имеются бактериальные клу­беньки.

Представители: люцерна, клевер, соя, горох, бобы, посевной горошек.

Семейство Злаковые

• Травы
• Цветки обоеполые, реже раздельнополые. Околоцветник состоит из двух цветочных чешуи и двух пленок - лодикул.
• О 3 Т з П 1
• Соцветие - метелка, сложный колос.
• Плод - зерновка.
• Большинство - ветроопыляемые.
• Стебель всех злаков - соломина.

Представители: рис, кукуруза, пшеница, ячмень, тимофеевка, лисохвост, бамбук.

Семейство Лилейные

• Многолетние травянистые луковичные или корневищные растения.
• Околоцветник простой, сросшийся или раздельнолепестный
• *Л 3+3 Т 6 П 1
• Соцветие – кисть, зонтик
• Плод - коробочка или ягода
• Насекомоопыляемые.

Представители: ландыш, лук, чеснок, спаржа, тюльпан, лилия, гиацинт.

Новые понятия и термины: Однодольные и Двудольные рас­тения, семейства Крестоцветные, Пасленовые, Розоцветные, Сложноцветные, Бобовые, Злаки, Лилейные; трубчатые, языч­ковые и воронковидные цветки, стебель - соломина, цветоч­ные чешуи, пленки.

Вопросы на закрепление

1. Какие признаки характерны для растений класса Двудоль­ные?
2. Какие признаки характерны для растений класса Одно­дольные?
3. Дайте краткую характеристику основным семействам Дву­дольных растений.
4. Охарактеризуйте основные семейства класса Однодольные.

В любой природной зоне можно найти разнооб­разные водоемы - озера, пруды, водохранилища и т. п. Все они, как правило, не лишены растений. За­частую растения играют здесь большую роль, разви­ваясь в массе у берегов на мелководье, образуя об­ширные подводные заросли на дне, а иногда сплошной покров на поверхности воды.

Растительный мир водоемов многообразен. Мы находим тут не только цветковые растения, но также некоторые папоротники, хвощи, мохообраз­ные. Богато представлены водоросли. Большинство их - мелкие, видимые только под микроскопом. Крупных, хорошо различимых невооруженным глазом, немного. В дальнейшем, рассматривая рас­тительный мир водоемов, мы будем иметь в виду только те растения, которые имеют сравнительно крупные размеры.

Водные растения разнообразны и по своему по­ложению в водоеме. Одни из них целиком на­ходятся под водой, полностью погружены (элодея, роголистник, различные рдесты). Другие погру­жены в воду только своей нижней частью (хвощ приречный, камыш озерный, стрелолист). Есть и такие, которые свободно плавают на поверхности (ряска малая, водокрас, сальвиния). Наконец, неко­торые обитатели водоемов имеют плавающие листья, но их корневище прикреплено ко дну (ку­бышка, кувшинка, горец земноводный). Растения каждой из этих групп мы подробно рассмотрим в дальнейшем.

Условия жизни растений в водоемах своеобраз­ны. Воды здесь всегда достаточно и недостатка в ней никогда не бывает. Поэтому для обитателей водоемов не имеет существенного значения, сколько выпадает осадков в данной местности - много или мало. Вод­ные растения всегда обеспечены водой и гораздо меньше зависят от климата, чем растения сухопутные, наземные. Многие водные растения имеют очень широкое распространение - от северных районов страны до крайнего юга, они не связаны с определенными природными зонами.

Характерная особенность среды в водоемах - медленное прогрева­ние воды весной. Вода, обладающая большой теплоемкостью, в весеннее время долго остается холодной, и это отражается на развитии обита­телей водоемов. Водные растения поздно пробуждаются весной, значи­тельно позднее, чем сухопутные. Они начинают развиваться только то-гда, когда вода достаточно прогреется.

Своеобразны в водоемах и условия кислородного питания. Для мно­гих водных растений - тех, которые имеют надводные побеги или пла­вающие листья, - нужен газообразный кислород. Он поступает через устьица, рассеянные по поверхности тех органов, которые соприка­саются с воздухом. В подводные органы этот газ проникает по особым воздухоносным каналам, густо пронизывающим все тело растения, вплоть до корневищ и корней. Разветвленная сеть тончайших воздухо­носных каналов, многочисленные воздушные полости - характерная анатомическая особенность многих обитателей водоемов.

Водная среда создает специфические условия и для семенного раз­множения растений. Пыльца некоторых представителей водной флоры переносится с помощью воды. Большую роль играет вода и в распро­странении семян. Среди водных растений немало таких, которые имеют плавучие семена и плоды, способные долгое время оставаться на поверхности, не погружаясь на дно. Подгоняемые ветром, они могут проплыть значительное расстояние. Переносят их, конечно, и те­чения.

Наконец, водная среда обусловливает специфику перезимовки рас­тений. Только у водных растений можно встретить особый способ пере­зимовки, когда зимуют специальные почки, погружающиеся на дно. Эти почки получили название турионов. Они образуются в конце лета, затем отделяются от материнского организма и уходят под воду. Весной почки прорастают и дают начало новым растениям. Многие обитатели водоемов зимуют в виде корневищ, находящихся на дне. Ни у одного из водных растений зимой не остается живых органов на поверхности во­доема, покрытой льдом.

Рассмотрим подробнее отдельные группы водных растений.

В наибольшей степени связаны с водной средой целиком погру­женные растения. Они соприкасаются с водой всей поверхностью сво­его тела. Их строение и жизнь всецело определяются особенностями водной среды. Условия жизни в воде сильно отличаются от условий жизни на суше. Поэтому водные растения во многом несходны с сухо­путными.

Целиком погруженные обитатели водоемов получают кислород, нужный для дыхания, и углекислый газ, необходимый для создания ор­ганических веществ, не из воздуха, а из воды. Оба эти газа растворены в воде и поглощаются всей поверхностью тела растения. Растворы газов проникают прямо через тонкие стенки наружных клеток. Листья этих обитателей водоемов нежные, тонкие, прозрачные. Они не имеют ника­ких приспособлений, направленных к удержанию воды. У них, напри­мер, совершенно не развита кутикула - тонкий водонепроницаемый слой, который покрывает снаружи листья сухопутных растений. Защита от потери воды не нужна - никакой опасности высыхания нет.

Особенность жизни подводных растений состоит еще в том, что ми­неральные питательные вещества они получают из воды, а не из почвы. Эти вещества, растворенные в воде, также поглощаются всей поверх­ностью тела. Корни не играют здесь существенной роли. Корневые си­стемы водных растений развиты слабо. Главное их назначение - при­креплять растение к определенному месту на дне водоема, а не погло­щать питательные вещества.

Многие целиком погруженные обитатели водоемов поддерживают свои побеги в более или менее вертикальном положении. Однако это достигается совершенно иным путем, чем у обитателей суши. У водных растений нет крепких, одревесневающих стеблей, у них почти не развиты механические ткани, которые играют укрепляющую роль. Стебли этих растений нежные, мягкие, слабые. Они поднимаются кверху благодаря тому, что содержат много воздуха в своих тканях.

Среди целиком погруженных в воду растений мы часто находим в наших пресных водоемах различные виды рдестов. Это цветковые растения. У них есть хорошо развитые стебли и листья, а сами растения обычно довольно крупные. Однако люди, далекие от ботаники, зача­стую неправильно называют их водорослями.

Рассмотрим в качестве примера один из наиболее распростра­ненных видов рдеста - рдест пронзеннолистный (Potamogeton perfoliatus). Это растение имеет сравнительно длинный, вертикально стоящий в воде стебель, который прикрепляется ко дну корнями. На стебле по­очередно располагаются листья овально-сердцевидной формы. Ли­стовые пластинки прикрепляются непосредственно к стеблю, черешков у листьев нет. Рдест всегда погружен в воду. Только в период цветения над поверхностью воды поднимаются соцветия растения, похожие на короткие рыхлые колосья. Каждое такое соцветие состоит из мелких не­взрачных цветков желтовато-зеленоватой окраски, сидящих на общей оси. После цветения колосовидное соцветие опять уходит под воду. Здесь созревают плоды растения.

Листья рдеста на ощупь жесткие, толстоватые - они сплошь покрыты с поверхности каким-то налетом. Если вынуть растение из воды и капнуть на лист десятипроцентным раствором соляной кислоты, наблюдается бурное вскипание - появляется множество пузырьков газа, слышится легкое шипение. Все это указывает на то, что листья рдеста покрыты снаружи тонкой пленкой извести. Именно она дает с соляной кислотой бурную реакцию. Налет извести на листьях можно наблюдать не только у данного вида рдеста, но и у некоторых других (например, у рдеста курчавого, блестящего и т. д.). Все эти растения обитают в водо­емах с достаточно жесткой водой, в которой содержится значительное количество извести.

Рдест пронзеннолистный; Ряска малая — отдельные растения

Еще одно целиком погруженное в воду растение - элодея ка­надская (Elodea canadensis). Это растение гораздо мельче рдеста, о ко­тором рассказано выше. Отличается элодея и расположением листьев на стебле - они собраны по три-четыре, образуя многочисленные му­товки. Форма листьев удлиненная, продолговатая, черешков у них нет. Поверхность листьев, как и у рдеста, покрыта грязноватым налетом из­вести. Стебли элодеи стелются по дну, но лежат свободно, не уко­реняются.

Элодея - цветковое растение. Но цветки у нее появляются крайне редко. Растение почти не размножается семенами и поддерживает свое существование только вегетативным путем. Способность к вегетатив­ному размножению у элодеи поразительна. Если отрезать конец стебля и бросить в сосуд в водой, то через несколько недель мы найдем здесь длинный побег со множеством листьев (конечно, для быстрого роста не­обходимо достаточное количество света, тепла и т. д.).

Элодея - растение, широко распространенное в наших водоемах. Она есть почти в любом озере, пруде и нередко образует сплошные за­росли на дне. Но это растение иноземного происхождения. Родина элодеи - Северная Америка. В первой половине прошлого столетия рас­тение случайно попало в Европу и быстро там распространилось, засе­лив очень многие водоемы. Из Западной Европы элодея проникла и в нашу страну. Сильное разрастание элодеи в водоемах - нежелатель­ное явление. Вот почему это растение называют водяной чумой.

Среди целиком погруженных растений пресных водоемов мы нахо­дим и оригинальную зеленую водоросль, которая называется хара (виды рода Chara). По внешнему виду она немного на’поминает хвощ - рас­тение имеет вертикальный главный «стебель» и отходящие от него во все стороны боковые более тонкие «ветви». Эти ветви располагаются на стебле мутовками, по нескольку, как у хвоща. Хара - одна из относи­тельно крупных наших водорослей, ее стебель достигает высоты 20 - 30 см.

Рассмотрим теперь главнейшие свободно плавающие растения водо­емов.

Наиболее знакомое из них - ряска малая (Lemna minor). Это очень маленькое растение часто образует сплошной светло-зеленый на­лет на поверхности воды в озерах и прудах. Заросли ряски состоят из множества отдельных плоских лепешечек овальной формы размером меньше ногтя. Это плавающие стебли растения. От нижней поверхно­сти каждого из них отходит в воду корешок с утолщением на конце. В благоприятных условиях ряска энергично размножается вегета­тивным путем: от овальной пластинки начинает расти сбоку такая же другая, от другой - третья и т. д. Дочерние экземпляры скоро от­деляются от материнского и начинают вести самостоятельную жизнь. Быстро размножаясь подобным образом, ряска в короткое время может покрыть весь водоем, если он небольшой.

Заросли ряски можно видеть только в теплое время года. Поздней осенью растения уже нет, поверхность воды становится чистой. Зеленые лепешечки к этому времени отмирают и опускаются на дно.

Вместе с ними погружаются в воду и живые почки ряски, которые проводят там всю зиму. Весной эти почки всплывают на поверхность и дают начало молодым растениям. К лету ряска успевает так разрастись, что покрывает весь водоем.

Ряска относится к числу цветковых растений. Но цветет она чрезвы­чайно редко. Цветки ее настолько мелки, что их трудно увидеть нево­оруженным глазом. Растение поддерживает свое существование благо­даря энергичному вегетативному размножению, о котором мы только что рассказали.

Примечательная особенность ряски - высокое содержание белка в ее стеблях-лепешечках. По богатству белком ряска может соперни­чать только с бобовыми. Маленькое невзрачное растение представляет собой ценный, очень питательный корм для некоторых домашних жи­вотных и птиц.

В наших водоемах встречается и другое мелкое растение, которое очень похоже на ряску и также плавает на поверхности воды. Называ­ется оно многокоренник обыкновенный (Spirodela polyrrhiza). Это растение хорошо отличается от ряски тем, что на нижней стороне овальных лепешечек имеет пучок тонких волосовидных корней (лучше всего корни видны, когда растение плавает в аквариуме или стакане с водой). У ряски, как мы уже говорили, на нижней стороне стебля бывает только один корешок.

Свободно плавает на поверхности водоемов и еще одно растение - водокрас (Hydrocharis morsus-ranae). Листья этого обитателя водоемов сидят на длинных черешках, имеют характерную овально-сердцевидную форму и собраны в розетку. От каждой розетки отходит в воду пучок коротких корней. Отдельные розетки соединены под водой тонким корневищем. Когда подует ветер, растение начинает перемещаться по по­верхности воды, причем розетки не меняют своего взаимного располо­жения.

Летом у водокраса появляются небольшие цветки с тремя белыми лепестками. Каждый цветок сидит на конце длинной цветоножки, под­нимающейся из центра листовой розетки. К осени на концах тонких подводных стеблей водокраса образуются почки-турионы, которые за­тем отделяются от материнского организма и опускаются на дно, где проводят зиму. Весной они всплывают на поверхность и дают начало новым растениям.

На поверхности пресных водоемов, расположенных в южной поло­вине европейской части нашей страны, можно увидеть свободно пла­вающий небольшой папоротник сальвинию (Salvinia natans). Это растение совершенно не похоже на обычные лесные папоротники и имеет гораздо меньшие размеры. От стебля сальвинии, лежащего на воде, от­ходят в одну и другую сторону овальные листья размером немного боль­ше ногтя. Они толстоватые, плотные, сидят на очень коротких чере­шках. Листья, как и стебель, плавают на поверхности воды. Помимо этих листьев, у сальвинии есть еще и другие. Они похожи по внешнему виду на корни и отходят от стебля вниз, в воду.

Сальвиния сильно отличается по внешнему виду от знакомых нам папоротников, однако сходна с ними по особенностям размножения. Именно по этой причине ее и относят к папоротникам. Никаких цвет­ков у растения, конечно, никогда не бывает.

Обратимся теперь к тем растениям наших водоемов, которые имеют плавающие листья, но при этом прикреплены ко дну и не могут сво­бодно перемещаться.

Наиболее знакомое из таких растений - кубышка (Nuphar lutea). Красивые желтые цветки кубышки многие видели. Чуть поднимаю­щиеся над поверхностью воды, они всегда привлекают внимание своей яркой окраской. В цветке пять крупных желтых чашелистиков и много мелких лепестков такой же окраски. Тычинок большое число, а пестик только один, форма его очень характерна - он напоминает круглую колбу с очень коротким горлышком. После отцветания пестик разраста­ется, сохраняя свою оригинальную форму. Внутри завязи созревают се­мена, погруженные в слизь.

Цветок кубышки находится на конце длинной цветоножки, которая отрастает от корневища, лежащего на дне водоема. Листья растения крупные, плотные, характерной округло-сердцевидной формы, с бле­стящей, глянцевитой поверхностью. Они плавают на воде, причем устьица располагаются только на их верхней стороне (у большинства су­хопутных растений - на нижней). Черешки листьев, как и цветоножки, очень длинные. Они тоже берут начало от корневища.

Листья и цветки кубышки многим знакомы. Но корневище рас­тения видели немногие. Оно удивляет своими внушительными разме­рами. Толщина его - в руку или больше, длина - до одного метра. Здесь хранятся зимой запасы питательных веществ, необходимых для формирования листьев и цветков на следующий год.

Черешки листьев кубышки и цветоножки, на которых сидят цветки, рыхлые, пористые. Они густо пронизаны воздухоносными каналами. Как мы уже знаем, благодаря этим каналам в подводные органы рас­тения поступает кислород, необходимый для дыхания. Обрывание ли­стовых черешков или цветоножек причиняет кубышке большой вред. Через место разрыва внутрь растения начинает проникать вода, а это приводит к загниванию подводной части и в конечном счете к гибели всего растения. Красивые цветки кубышки лучше не обрывать.

Близка к кубышке по многим своим особенностям и белая кув­шинка (Nymphaea alba). У нее такое же толстое корневище, лежащее на дне, почти такие же листья - крупные, глянцевитые, плавающие на воде. Однако цветки совершенно иные - чисто-белые, еще более кра­сивые, чем у кубышки. Они имеют приятный тонкий аромат. Многочис­ленные лепестки цветка направлены в разные стороны и частично за­крывают друг друга, а сам цветок чем-то напоминает пышную белую розу. Цветки кувшинки всплывают на поверхность воды и рас­крываются рано утром. К вечеру они снова закрываются и прячутся под воду. Но так бывает только при устойчивой хорошей погоде, когда сол­нечно и сухо. Если приближается ненастье, кувшинка ведет себя совер­шенно иначе - цветки либо вовсе не показываются из воды, либо прячутся раньше времени. Следовательно, по поведению цветков дан­ного растения можно предсказывать погоду.

Красивые белые цветки кувшинки многие стремятся сорвать. Но де­лать этого не следует: растение может погибнуть, так как оно очень чув­ствительно к поранениям. Истинному другу природы нужно ре­шительно воздерживаться от сбора цветков кувшинки и удерживать от этого других.

Как уже говорилось, среди растений водоемов есть и такие, которые погружены в воду только частично. Их стебли на значительном про­тяжении возвышаются над водой. В воздушной среде находятся цветки и большинство листьев. Эти растения по особенностям своей жизнедея­тельности и строению стоят ближе к настоящим сухопутным предста­вителям флоры, чем к типичным обитателям водоемов, целиком погру­женным в воду.

К растениям подобного типа относится известный многим камыш озерный (Scirpus lacustris). Он часто образует сплошные заросли в воде неподалеку от берега. Внешний вид этого обитателя водоемов своеобра­зен - над водой поднимается длинный темно-зеленый стебель, совер­шенно лишенный листьев и имеющий гладкую поверхность. Внизу, у воды, стебель толщиной больше карандаша, кверху он делается все тоньше и тоньше. Длина его достигает 1-2 м. В верхней части рас­тения от стебля отходит коричневатое соцветие, состоящее из несколь­ких колосков.

Камыш озерный относится к семейству осоковых, но внешне очень мало похож на осоки.

Стебли камыша, как и многих других водных растений, рыхлые, пористые. Взяв стебель двумя пальцами, его можно сплющить почти без всяких усилий. Растение густо пронизано сетью воздухоносных ка­налов, в тканях его много воздуха.

Познакомимся теперь с другим частично погруженным в воду рас­тением. Называется оно хвощ приречный (Equisetum fluviatile). Данный вид хвоща, как и уже знакомый нам камыш, нередко образует густые заросли в прибрежной части водоема, неподалеку от берега. Эти заросли состоят из множества прямых стеблей, довольно высоко подни­мающихся над водой.

Узнать хвощ нетрудно: его тонкий цилиндрический стебель состоит из многих отрезков-члеников, причем один членик отделен от другого пояском из мелких зубчиков-листьев. То же самое мы наблюдаем и у остальных хвощей. Однако хвощ приречный отличается от многих своих ближайших родственников тем, что стебель его большей частью не дает боковых ответвлений. Он выглядит как тонкий зеленый прутик. Осенью стебель хвоща отмирает, и у растения зимует на дне водоема только живое корневище. Весной от него отрастают новые побеги. Эти побеги появляются над поверхностью воды довольно поздно, в самом конце весны, когда вода достаточно прогреется.

Среди частично погруженных в воду растений мы находим и стре­лолист обыкновенный (Sagittaria sagittifolia). Это цветковое растение. Цветки его довольно заметные, с тремя округлыми белыми лепестками. Одни цветки - мужские, содержащие только тычинки, другие - жен­ские, в которых можно найти только пестики. Как те, так и другие распо­лагаются на одном и том же растении, причем в определенном порядке: мужские в верхней части стебля, женские ниже. В цветоножках стрело­листа содержится белый млечный сок. Если оторвать цветок, то на ме­сте разрыва скоро появится капелька беловатой жидкости.

Крупные листовые пластинки стрелолиста привлекают внимание своей оригинальной формой. Треугольный лист имеет глубокую клино­видную вырезку у основания и похож на сильно увеличенный наконеч­ник стрелы. Именно вследствие этого растение и получило свое назва­ние. Стреловидные листовые пластинки более или менее возвышаются над водой. Они сидят на конце длинных черешков, большая часть ко­торых скрыта под водой. Помимо этих хорошо заметных листьев, расте­ние имеет и другие - менее заметные, которые целиком погружены в воду и никогда не поднимаются над поверхностью. Форма их совер­шенно иная - они похожи на длинные зеленые ленты. Следовательно, у стрелолиста есть два типа листьев - надводные и подводные, причем те и другие сильно различаются. Подобные же различия мы наблюдаем и у некоторых других водных растений. Причина этих различий по­нятна: листья, погруженные в воду, находятся в одних условиях среды, листья надводные - в совершенно других. Стрелолист - многолетнее растение. Его стебель и листья к зиме отмирают, живым остается только клубневидное корневище, находящееся на дне.

Из тех растений, которые погружены в воду только своей нижней частью, можно упомянуть еще сусак зонтичный (Butomus umbellatus). Во время цветения это растение всегда привлекает к себе внимание. У него красивые бело-розовые цветки, собранные в рыхлое соцветие на верхушке стебля. Листьев на стебле нет, и оттого цветки особенно за­метны. Каждый цветок сидит на конце длинной веточки-цветоножки, а все эти веточки выходят из одной точки и направлены в разные стороны.

Сусак, наверное, многим знаком. Он широко распространен в водо­емах нашей страны, встречается на Севере, в Средней России, в Си­бири и других районах. Надо заметить, что такое широкое географиче­ское распространение имеет не только сусак, но и многие другие водные растения. Это для них характерно.

Если рассмотреть цветок сусака в деталях, увидим, что у него три зе­леновато-красных чашелистика, три розоватых лепестка, девять тычи­нок и шесть малиново-красных пестиков. Удивительная правильность в строении цветка: число его частей кратно трем. Это типично для одно­дольных растений, к которым как раз и принадлежит сусак.

Листья сусака очень узкие, длинные, прямые. Они собраны пучком и поднимаются вверх от самого основания стебля. Интересно, что они не плоские, а трехгранные. Как стебель, так и листья отрастают от тол­стого мясистого корневища, лежащего на дне водоема.

Сусак примечателен тем, что это растение можно использовать в пищу. Из его корневищ, богатых крахмалом, в недалеком прошлом де­лали муку, из которой пекли хлеб и лепешки (это было распространено, например, среди местных жителей в Якутии). Пригодны в пищу и целые корневища, но только в печеном или поджаренном виде. Вот какой необычный источник пищи можно найти на дне водоемов. Своеоб­разный «подводный хлеб».

Специальные исследования показали, что в муке из корневищ су­сака есть все, что нужно для питания человека. Ведь корневища содер­жат не только крахмал, но довольно много белка и даже некоторое ко­личество жира. Так что по питательности это даже лучше, чем обычный наш хлеб.

Сусак полезен еще и тем, что может служить кормовым растением для скота. Его листья и стебли охотно поедают домашние животные.

В наших водоемах встречается немало растений, подобных сусаку, у которых нижняя часть растения находится в воде, а верхняя - над водой. Мы рассказали далеко не обо всех растениях подобного типа. К их числу относятся, например, различные виды частухи, ежеголовников и т.д.

реферат по дисциплине Биология, естествознание, КСЕ на тему: Низшие и высшие растения: водоросли, мохообразные и папортникообразные; понятие и виды, классификация и структура, 2015-2016, 2017 год.

Растения наших водоемов

Макрофиты

Большую роль в жизнедеятельности гидробионтов играют растения. По морфологическим и структурным особенностям их разделяют на низшие (микрофиты) и высшие (макрофиты).

Низшие растения в отличие от высших не расчленены на стебель и листья (за исключением немногих морских водорослей) и у них нет того сложного анатомического строения, которое характерно для высших.
Систематика делит низшие растения более чем на 10 обособленных отделов, каждый из которых имеет самостоятельное происхождение и свой ход эволюции. К ним относят бактерии и актиномицеты, слизевики, лишайники, грибы и водоросли.

Основная особенность водорослей - способность синтезировать на свету органические вещества из неорганических. Различают 9 самостоятельных отделов (зеленые, сине-зеленые, золотистые, желто-зеленые, диатомовые, пирофитовые, эвгленовые, бурые, красные), отличающихся друг от друга по окраске, а в некоторых случаях и по строению клетки. Большинство зеленых, синезеленых и эвгленовых водорослей - представители пресных вод, красные и бурые - преимущественно морские виды.
Именно к фотосинтезирующим микроскопическим водорослям, свободно парящим в толще воды, мы относим фитопланктон.

Высших водных растений (макрофитов) во флоре РФ насчитывают около 300 видов.
Они занимают самое различное положение в систематике: здесь имеются представители мохообразных и папоротникообразных, стоящих на наиболее низкой ступени развития; всевозможные цветковые, начиная с наиболее простых групп (нимфейные и лютиковые) и кончая высокоорганизованными (колоколь-чиковые и сложноцветковые).

Макрофиты - это среда обитания важнейшей в кормовом отношении фитофильной фауны, субстрат для икрометания многих промысловых рыб, убежище и место нагула их молоди, индикаторы качества вод, удобрения.

В процессе эволюции макрофиты приобрели ряд характерных экологических особенностей. Погруженные в воду, они занимают больший объем, чем их общая масса, за счет длинных тонких стеблей и прозрачных листьев (как у рдестов) и расчлененных на мелкие нитевидные дольки (как у водяного лютика).
Воздухоносные полости и большие межклетники, которые у водных растений составляют до 70 % объема, обусловливают сильное развитие губчатой и более слабое - столбчатой тканей.

Разные группы макрофитов имеют свои признаки. Так, например, у надводных растений (жесткая растительность) над поверхностью воды выступают не только стебель и соцветия, но и листья. К этой группе можно отнести наиболее часто встречающиеся в водоемах камыш - Sciprus (рис. 1), тростник - Phragmites (рис. 2), рогоз - Typha (рис. 3), хвощ - Equisetum, частуху - Alisma, стрелолист - Sagittaria (рис. 4), водные злаки и другие.

Многие надводные растения имеют мощные корневища. Благодаря вегетативному размножению и быстрому росту они образуют сплошные заросли, которые мешают проникновению солнечного света в воду, ухудшая условия развития фитопланктонных организмов. Накопление остатков растительности ведет к анаэробным процессам разложения, заки-санию ила и заболачиванию водоема.

К собственно водным или к мягкой водной растительности можно отнести растения с плавающими листьями, которые корнями прикреплены ко дну водоема, но имеют листья и цветы, плавающие на поверхности воды. Это - рдест плавающий - Potamogeton natans с малозаметным соцветием, земноводная гречиха - Polygonum, кубышка - Nuphar (рис. 5 вверху), имеющая крупные желтые цветы, кувшинка - Nymphaea (рис. 5 внизу) с плавающими белыми цветами. Кувшинки и кубышки стали редкостью в наших водоемах и занесены в Красную книгу.

Другая группа мягкой растительности, также имеющая контакт с грунтом,- растения, целиком, кроме цветов, погруженные в воду. Это - рдесты (Potamogeton) - пронзеннолистный (рис. 6), а также блестящий, гребенчатый, курчавый, элодея - Elodea (рис. 7), уруть - Myriop-hyllum (рис. 8), водяная сосенка - Hippuris и другие, различные мхи - Fonti-nalis, Colliergon.

Растения, не прикрепленные корнями ко дну водоема, составляют группу свободноплавающих. К ней относят различные виды ряски - Limned, лягушатник - Hydrocharis и растения, которые плавают в толще воды: роголистник - Ceratophyllum (рис. 9), турча - Hottonia, пузырчатка - Utricularia - известное насекомоядное растение.

Переходным растением между перечисленными группами мягкой растительности является телорез - Stratiotes (рис. 10), имеющий колючие листья, собранные розеткой на стеблях. Значительную часть своей жизни он проводит под водой, но иногда выставляет листья на поверхность.
Подводная растительность в отличие от жесткой не имеет таких мощных корней и зимой в спущенных прудах, как правило, гибнет, оставляя зимующие почки (турионы) или вегетативные побеги, которые весной дают начало новым растениям.

Особенности произрастания различных видов растений определяются типом водоема. В реке количество макрофитов зависит главным образом от скорости течения и прозрачности воды, поэтому в горных и равнинных многоводных реках высшей водной растительности немного, а в мелких речках с медленным течением иногда наблюдаются обильные заросли. Флоре быстротекущих рек, в отличие от водоемов со стоячей водой, не свойственно присутствие таких растений, как осока, хвощ, стрелолист, частуха, телорез. Наоборот, массовое их развитие и расширение зоны прибрежных зарослей от береговой черты к руслу говорит о заболачивании водоема.

Видовое разнообразие, обилие, продолжительность вегетации макрофитов, а также возможные отклонения в их росте и развитии можно использовать как один из биоиндикаторов качества воды. Например, обильное развитие осоки и хвоща указывает на повышенную кислотность, на необходимость известкования водоема.

Интенсивное развитие элодеи и херы, напротив, указывает на то, что вода имеет щелочную реакцию.
Видовой состав и характер роста макрофитов зависят от количества минеральных веществ в воде, от степени ее загрязнения. Существует прямая связь между жесткостью воды и химическим составом высших водных растений.

Способность водных растений концентрировать в себе химические элементы определяется конфигурацией и размером водоема, климатическими факторами. Большое значение имеют вид растения, его физиологические особенности, возраст и стадия развития, а также конкретный растительный орган. К примеру, в листьях тростника фосфора, магния и кальция содержится больше, чем в стеблях, у кубышки же наоборот.

Макрофиты - излюбленная пища большинства гидробионтов. Большое место они занимают в питании личинок поденок Epheremella ignita. Так, все содержимое кишечника этих личинок состоит из тканей осок, рдеста блестящего, роголистника, водяного мха. Водную растительность потребляют более 40 видов ручейников. У погруженных растений они поедают подводные части, у растений с плавающими листьями - подводные части и нижнюю поверхность листьев. По этой причине рисовый ручейник сильно вредит посевам риса. Одна из мер борьбы с ним - зарыбление рисовых чеков. Среди ручейников есть чистые фитофаги, питающиеся листьями лютика водяного, роголистника, рдеста, элодеи, мхов. Появление личинок в большом количестве может оказывать сильное влияние на заросли кормовых растений. Макрофиты служат им не только источником питания, но и строительным материалом для домиков.
Среди низших ракообразных крайне ограниченное число видов питается живыми водными растениями. К ним относится всеядный щитень и три вида остракод (ракушковые ракообразные). Щитень поедает молодые растения риса, кроме того, своими быстрыми движениями вызывает отделение всходов риса от почвы и всплывание их на поверхность воды.

Главные кормовые растения европейских речных раков - рдесты и роголистник. Основу пищи весьма распространенного в Европе гаммаруса составляют ряска, роголистник, хара, элодея, уруть, мхи.
Для личинок хирономид потребление высшей водной растительности в качестве объекта питания может носить обязательный или второстепенный характер. Наиболее разнообразный ассортимент кормовых растений имеет Chiron6mus candidus. Личинки тесно облепляют черешки и стебли рдестов блестящего и пронзеннолистного, листья телореза и манника, внедряясь при этом не только в мякоть, но и в листовые жилки. Личинки так называемого «рисового комарика» покрывают нижнюю сторону стелющихся по воде листьев риса, оставляя нетронутой верхнюю. В молодых же погруженных листьях они выгрызают всю ткань листа между жилками, размочаливая его. Водные растения являются для личинок не только источником корма, но и убежищем.

Гусеницы бабочек Lepidoptera, как правило, не живут в воде, но также питаются за счет макрофитов. Одни гусеницы поедают подводную часть стебля рогоза широколистного и пробуривают в нем широкие ходы, другие питаются только свежими побегами тростника. Большинство видов Lepidoptera главным образом питаются жесткими растениями: тростником, камышом, рогозом, а также рдестами, ряской, кувшинками. Воздействие гусениц на растения является совокупным результатом как пищевой, так и строительной деятельности, последняя во многих случаях оказывает даже более мощное воздействие на макрофиты.
Большая роль принадлежит макрофитам и в питании рыб.
С. Юдин

Растения в водоемах распределены группами, в зависимости от глубины воды.

На самом берегу растут прибрежные растения: гусиная лапка , незабудки и другие травы.

На мелких местах растут осока , тростник , камыш и рогоз с длинными листьями и коричневой бархатистой шишкой. Это - растения мелководья .

Нижние части этих растений погружены в воду, а верхние возвышаются над ней.

Камышимеет гладкий, прозрачный прочный стебель. На верхушке находится небольшая раскидистая метелка. Стебли используются как топливо, для плетения сумок и циновок.

Тростниквыше камыша, имеет прочный узловатый стебель. Его высота достигает четырех метров. На вершине стебля расположена красивая пышная коричневая метелка. Побегами и корневищами этих растений питаются многие животные водоема.

Следующая группа растений - это плавающие на поверхности водяные растения с листьями - белые кувшинки и желтые кубышки .

Интересным растением является пузырчатка .

На еще большей глубине встречаются водоросли . Кроме того на различной глубине свободно плавают мелкие растения. Это ряска , от обилия которой иногда вода кажется зеленоватой.

Все растения водоемов являются влаголюбивыми или водолюбивые.

С водоемами связана жизнь многих животных.

Сквозь прозрачную воду водоема можно увидеть, как стремительно проплывают стайки рыбок. В водоемах Пермского края (реках, озерах и прудах), где вода не сильно загрязнена, обитают различные рыбы. Это щука , лещ , судак , плотва , окунь , налим и др.

Тело рыб приспособлено к жизни в воде. Оно вытянуто и покрыто слизью. Это помогает рыбам легко двигаться. Хвостовой плавник служит хорошим рулем, а другие плавники поддерживают равновесие рыбы. Питаются рыбы растениями, насекомыми, а хищные рыбы, такие как щука, едят еще мелких рыбок и лягушек.

Животный мир водоемов края обогатился бобрами и ондатрами.

Бобра называют замечательным пловцом и четвероногим инженером, искусным строителем за его сооружения - хатки, плотины, каналы. У него красивая темно-коричневая шкурка, веслообразный хвост, лапы с перепонками. Бобры завезены из Воронежского заповедника и из Белоруссии. Из Курганского зверосовхоза завезена ондатра - водяная крыса. По образу жизни она напоминает бобра.