Биология

Вопрос 1

Общая характеристика и отличительные особенности высших растений. Методы систематики растений.

Высшие растения, или Наземные растения, или Эмбриофиты (лат. Streptophyta, включают группу без ранга лат. Embryophyta) — тип зелёных растений, которым свойственна дифференциация тканей, в отличие от низших растений — водорослей. К высшим растениям относятся мхи и сосудистые растения (папоротникообразные, псилотовые, хвощевидные, плауновидные, голосеменные и покрытосеменные). Высшие растения в некоторых системах классификации рассматривают как таксон ранга подцарство. Эволюция высших растений тесно связана с выходом на сушу и завоеванием наземных ниш. Развитие специализированных тканей было важным условием для выхода растений на сушу. Для комфортного существования в воздушной среде растениям было необходимо развить как минимум эпидермис с устьицами для защиты от высыхания и теплообмена и проводящие ткани для обмена минеральных и органических веществ. Результатом выхода растений на сушу также стало разделение организма растения на корень, стебель и лист. Большое разнообразие условий существования наземной жизни объясняет чрезвычайное богатство форм растений. Но несмотря на разнообразие внешнего вида, всем высшим растениям свойственен один тип полового процесса (оогамия) и два варианта одного типа смены ядерных фаз, или «смены поколений» (гетероморфные циклы развития с преобладанием либо спорофита, либо гаметофита). Во всех случаях оба «поколения» — гематофит и спорофит — различаются морфологически, цитологически и биологически. В эволюции почти всех отделов высших растений (за исключением мохообразных) в циклах развития преобладает спорофит.

Научная классификация

Надцарство: Эукариоты

Царство: Растения

Латинское название Streptophyta Bremer 1985

Отделы, объединённые в группы

Мохообразные (Bryophyta sensu lato):

Среди высших растений наиболее примитивным строением обладают Мохообразные (Bryophyta sensu lato) — у них отсутствует корень (есть ризоиды), а у маршанциевых, антоцеротовых и некоторых юнгерманниевых мхов отсутствует деление на лист и стебель — они являются слоевищными, как водоросли или лишайники. Устичный аппарат крайне примитивен, проводящая система не развита, проводящие функции выполняет паренхима.

1.Печёночные мхи (Marchantiophyta)

2.Антоцеротовидные (Anthocerotophyta)

3.Моховидные, или Настоящие мхи (Bryophyta)

Сосудистые растения (Tracheophyta):

Так называемые Сосудистые споровые, к которым относятся папоротники, хвощи, плауны и псилотовые, имеют уже довольно развитую проводящую систему, всегда выражены стебель, лист и корень. Однако они все ещё сильно связаны с водной средой, так как имеют свободноживущий гаметофит и половое размножение у них происходит с участием жгутиконосных сперматозоидов, которые не могут существовать вне водной среды. Если Мохообразные и Сосудистые споровые рассматривают как единую группу, к ней иногда применяют собирательный термин «высшие споровые растения»

1.Сосудистые споровые, или Папоротникообразные (Pteridophyta)

2.Псилотовидные (Psilotophyta)

3.Папоротниковидные (Polypodiophyta)

4.Плауновидные (Lycopodiophyta)

5.Ужовниковидные (Ophioglossophyta)[1]

6.Хвощевидные (Equisetophyta)

Семенные растения (Spermatophyta)

Важным эволюционным прорывом растений на пути завоевания суши стало появление семени и оболочки пыльцевого зерна. Благодаря тому, что отныне гаметофит (теперь состоящий всего из нескольких клеток) стал полностью помещаться внутри влагоудерживающей оболочки, растения смогли освоить пустынные и холодные области. У некоторых голосеменных и практически у всех цветковых растений в проводящих структурах появляются сосуды и ситовидные трубки — полые проводящие элементы, состоящие из стенок отмерших клеток, благодаря чему их проводящие системы действуют чрезвычайно эффективно.

1.Семенные папоротники (Pteridospermatophyta)

2.Гинкговидные (Ginkgophyta)

3.Гнетовидные (Gnetophyta)

4.Хвойные (Pinophyta)

5.Саговниковидные (Cycadophyta)

6.Покрытосеменные (Magnoliophyta)

Методы систематики растений

Методы современной систематики определяются ее задачами. Одна из существеннейших задач — выяснение сходства и различий между таксонами. Поэтому большинство используемых методов направлено на решение этой проблемы. На основе установленного сходства и различия создают те или иные варианты систем изучаемых таксонов, стремятся установить историческую последовательность происхождения таксонов, т.е. их филогенез.

Прямое познание филогенеза и филогении, т.е. родства таксонов, связано с непосредственным изучением ископаемых остатков. Палеоботаника позволяет в общих чертах восстановить эволюцию отдельных растений и целых флор на протяжении истории Земли. Однако из-за неполноты и фрагментарности палеонтологической летописи мы не можем документально проследить формирование всех растительных династий, хотя эти данные крайне важны для установления и датировки появления, времени процветания и угасания таксонов высшего ранга, например классов или отделов. Косвенное познание филогении базируется на сравнительном изучении объектов многими частными науками.

Наибольшую информацию о родстве таксонов на уровне вида и рода дает сравнительно-морфологический метод — основной метод систематики, основанный на данных сравнительной морфологии. Он же имеет наибольшую ценность для диагностики или определения организмов. С помощью этого метода изучают макроструктуру организмов. Он не требует сложного оборудования, что и определяет общедоступность таких исследований. Все существующие системы организмов в значительной мере базируются на данных сравнительной морфологии, а остальные методы обычно дополнительные, хотя нередко и они дают очень полезную информацию о родстве и структуре таксонов.

Сравнительно-анатомический, эмбриологический и онтогенетический методы систематики — это фактически варианты сравнительно-морфологического метода, с их помощью анализируют микроскопические структуры тканей, зародышевых мешков, особенности гаметогенеза, оплодотворения и развития зародыша, а также изучают характер последующего развития и формирования отдельных органов растений. Развитие этих методов связано с совершенствованием техники, особенно электронной просвечивающей и сканирующей микроскопии. Микроскопические исследования имеют первостепенное значение в систематике микроорганизмов, но и у более высокоорганизованных макроорганизмов они иногда позволяют выявить детали, способствующие решению вопросов филогении (родства).

Сравнительно-цитологический и кариологический методы в систематике позволяют анализировать признаки организмов на клеточном уровне, в том числе на уровне кариотипа. Важно отметить, что данные кариологии, касающиеся числа и морфологии хромосом, не только дают дополнительные диагностические признаки, но и помогают установить гибридную природу форм невысокого таксономического ранга, а кроме того, нередко позволяют успешно изучать популяционную изменчивость видов. Начиная с 60-х гг. с помощью методов молекулярной биологии стало возможным сравнительное изучение геномного сходства таксонов, получившее название генсистематики, или ДНК-систематики. Это очень перспективное направление, однако возможности его пока ограничены трудоемкостью и техническими сложностями исследований.