Семенные растения

Семенные растения, в отличие от рассмотренных нами споровых, размножаются семенами. Семена развиваются из особых образований, называемых семязачатками. Молодой семязачаток состоит из основной ткани - нуцеллуса и покровов - интегумента. Интегумент имеет от­верстие, называемое микропиле или пыльцевходом. Внутри семязачатка происходит процесс оплодотворения и развития зародыша.

Для семенных растений также характерно чередование полового поколения - гаметофита и бесполого - спорофита, но адаптация зашла так далеко, что эти два поколения нелегко распознать. Само расте­ние - спорофит - образует микро- и мегаспоры, т.е. является разно­споровым. Однако споры здесь не выполняют функцию размножения. Они производят только мужские и женские гаметофиты, редуцированные еще больше, чем у разноспоровых папоротниковидных. Мужской гаметофит представлен пыльцевым зерном, развитие женского гаметофита из ме­гаспоры происходит внутри семязачатка.

При прорастании пыльцевое зерно образует пыльцевую трубку, которая достигает семязачатка. В пыльцевой трубке образуются две мужские безжгутиковые половые клетки, которые назывыаются спермии. Сведя половое поколение почти на нет, семенные растения тем самым оказались в состоянии размножаться половым путем без воды. Вместо плавающих сперматозоидов появились мужские половые клетки, достав­ляемые к яйцеклетке пыльцевой трубкой. При условии же, что корни семенных растений могут доставлять нужное для жизни количество во­ды, эти организмы прекрасно приспособились к наземным условиям.

В процессе развития зародыша семязачаток превращается в семя. У большинства семенных растений превращение семязачатка в семя происходит на материнском растении.

Оплодотворение, не зависящее от воды, развитие зародыша внут­ри семязачатка и появление новой, чрезвычайно эффективной единицы расселения - семени - главные биологические преимущества семенных растений. Семя - несравненно более надежная единица рассселения, чем спора. В семени уже содержится, причем в очень хорошей упаков­ке, зародыш - крошечный спорофит с корешком, почечкой и зародыше­выми листьями (семядолями). Зародыш обеспечен первоначальным запа­сом питательных веществ и ферментативным аппаратом, необходимым для усвоения этих веществ.

Все семенные имеют сложные по строению проводящие ткани в стеблях, корнях и листьях.

Голосеменные растения

Голосеменные – процветающая группа растений, распространенная по всему земному шару; леса из представителей голосеменных состав­ляют примерно треть всех лесов планеты. Листья их сильно варьиру­ют по числу и размерам, а также по морфологическому и анатомичес­кому строению. В нашей стране широко распространены хвойные, пред­ставленные вечнозелеными деревьями и кустарниками с игловидными или чешуевидными листьями. К ним относятся ель, лиственница, пих­та, сосна, можжевельник и другие. У голосеменных нет цветков, а поэтому не бывает плодов. Семена лежат открыто на семенных чешу­ях, собранных в шишки. Для распознания хвойных пород пользуются отличительными признаками побегов и зрелых шишек (табл. 32).

Основным объектом изберем сосну обыкновенную, широко распро­страненную и поэтому наиболее доступную для изучения (табл. 33). Главные ветви и ствол сосны растут из года в год за счет роста верхушечной почки. Длинные тонкие листья расположены по два на очень укороченных боковых побегах, очередно сидящих на удлиненном побеге. Листья похожи на иголки, что уменьшает поверхность листа, а следовательно, потери воды. Хвойные имеют и другие ксероморфные приспособления, которые обеспечивают минимальную потерю воды в хо­лодное время года. Листья покрыты толстым слоем кутикулы. Эпидер­мальные клетки мелкие, с сильно утолщенными стенками. Устьица по­гружены в специальные углубления. Под эпидермой находятся 1-3 слоя толстостенных клеток, благодаря которым листья обладают характер­ной жесткостью. Мезофилл листа складчатый, что способствует увели­чению ассмимилирующей поверхности за счет увеличения числа хлоро­пластов, расположенных вдоль складок оболочек клетки (табл. 19, рис. 4).

Весной на дереве образуются мужские и женские шишки. Мужские шишки мелкие, овальные, желтые, в большом числе собраны по спирали в колосовидные образования у основания молодых длинных весенних побегов. Женские шишки появляются на конце молодых побегов на не­котором расстоянии от мужских. Каждая мужская шишка состоит из ко­роткой оси, на которой тесной спиралью сидят чешуйки. На внешней стороне чешуи мужской шишки образуются пыльцевые мешки, внутри ко­торых происходит редукционное деление, приводящее к образованию гаплоидных микроспор. Из каждой микроспоры развивается пыльцевое зерно, состоящее из двух клеток: антеридиальной, формирующей муж­ские гаметы – спермии , и вегетативной, или клетки-трубки, с помо­щью которой гаметы доставляются к яйцеклетке. Пыльцевое зерно сна­бжено двумя воздушными мешками для переноса ветром.

На внутренней стороне семенной чешуйки женской шишки находятся два семязачатка. Благодаря редукционному делению всего одной клетки нуцеллуса образуются 4 гаплоидных клетки - мегаспоры. Из четырех спор только одна развивается дальше и превращается в спе­циальную питательную ткань – эндосперм и два архегония с яйцеклет­ками. С помощью ветра и воздушных мешков пыльца из мужских шишек переносится на семязачатки. Опыление происходит в первый год раз­вития шишек, оплодотворение - через год, следующей весной. За это время из вегетативной клетки пыльцевого зерна вырастает пыльцевая трубка, достигающая семязачатка. По пыльцевой трубке к архегониям попадают 2 спермия, образовавшиеся из антеридиальной клетки пыль­цевого зерна. Один спермий сливается с яйцеклеткой, образуя зиго­ту. После оплодотворения в течение года из семязачатка развивается семя, зародыш которого образуется из зиготы. Параллельно с ростом зародыша разрастается эндосперм, покров семязачатка – интегумент – превращается в твердую оболочку – скорлупу семени. Все части семя­зачатка превращаются в соответствующие части семени. Полное созре­вание семян длится еще год. К концу этого периода, т.е. на третий год после опыления, шишки становятся довольно крупными, одревесне­вают, чешуи отгибаются наружу, ветер разносит семена. Семена высы­паются из шишек обычно в конце зимы. Отдельные этапы цикла воспро­изведения сосны и схема показаны на рисунках (табл. 33).