Общая характеристика семенных растений. Общие сведения о голосеменных

1. Лекция Общая характеристика семенных растений. Общие сведения о голосеменных

2. Систематическое положение и классификация семенных растений

Систематическое положение и классификация
семенных растений
Империя Plantae (или супергруппа архепластиды) – растения,
Царство Viridiplantae – зеленые растения,
Группа Streptophyta (стрептофиты, куда включаются еще харовые
водоросли),
Отдел Spermatophyta (семенные растения),
Подотдел Spermatophytina,
1Класс Platyspermae, или Ginkgopsida – билатерально-семенные, или
гинкговые
2 Класс Radiospermae, или Cycadopsida – цикадовые, или саговники
3 Класс Coniferae, или Pinopsida – шишконосные, (= сосновые, или
хвойные
4 Класс Chlamydospermae, или Gnetopsida – оболочкосеменные, или
гнетовые
наравне с ними как только класс
5 Класс Angiospermae, или Magnoliopsida – покрытосеменные (=
цветковые растения).

3. В том числе классификация цветковых растений

•
Империя Plantae (или супергруппа архепластиды) –
растения,
• Царство Viridiplantae – зеленые растения,
• Группа Streptophyta (стрептофиты, куда включаются еще
харовые водоросли),
• Отдел Spermatophyta (семенные растения),
• Подотдел Spermatophytina,
• 5 Класс Angiospermae или Magnoliopsida – покрытосеменные
(= цветковые растения).
• Подкласс Magnoliidae – магнолииды
• Подкласс Ranunculidae – ранункулиды
• Подкласс Rosidae – розиды
• Подкласс Asteridae – астериды
• Подкласс Liliidae – лилииды

4. Общая характеристика семенных растений

• Само название группы говорит о наличии у них семени. Широкое
распространение семенных растений в значительной степени
связано у них с тем, что они размножаются семенами.
• Семя как зачаток нового организма представляет собой
комплексный многоклеточный орган, состоящий из следующих
3 компонентов:
• а) зародыша будущего спорофита;
• б) запасных питательных веществ;
• в) многослойной семенной кожуры.
• У большинства голосеменных семена прорастают после периода
покоя. Семена дают растениям по сравнению со споровыми,
большие преимущества. Молодые растения вступают в новую
жизнь более жизнеспособными. Это своего рода забота о
потомстве.

5. Семена растений содержат самые разные запасные питательные вещества (крахмал, белок, жиры, слизи, эфирные масла и т.п.),

поэтому широко используются для пищевых и
технических целей, а также в медицине и фармации (семена тыквы, сосны, хмеля, льна,
укропа, тмина, фенхеля, горчицы, каштана, клещевины и т.д.)

6. Семена бывают разных размеров и строения

• У сосны обыкновенной они маленькие, у сосны сибирской
крупнее, у гинкго двулопастного они размером с абрикос. Самые
меленькие семена – у заразих, чуть крупнее семена орхидей, но
все равно они весят миллионные доли грамма.
• Запасные вещества семян очень разнообразны:
• В них могут доминировать углеводы (злаки, в том числе рис,
пшеница, кукуруза и др.);
• В них могут доминировать белки (бобовые и др.);
• В них могут доминировать жиры (сосна сибирская,
подсолнечник, рапс, рыжик, горчица, лен);
• При прорастании семени первым образуется зародышевый
корешок. У голосеменных он формирует стержневую корневую
систему. У немногих главный корень заменяется. Наличие
главного корня было предпосылкой и базой для появления и
существования крупных древовидных форм.

7. Плоды и семена растений разных размеров

8. Семя – маленький по размеру, но великий по значению «шедевр эволюции»

• Семя состоит из:
1) зародыша,
2) эндосперма
3)семенной кожуры.
- Зародыш зачаток будущего растения, поэтому он состоит из меристем.
- Семенная кожура защищает зародыш.
- Эндосперм это питательная ткань из триплоидных клеток. У многих растений он
составляет основной объем семени. Служит для питания зародыша.
- У других растений эндосперма немного, питательные вещества находятся в самом
зародыше – в его семядолях.
- У третьей группы растений питательные вещества находятся в перисперме,
образующимся из остатков нуцеллуса. Он состоит из диплоидных клеток.
В любом случае зародыш является гетеротрофным!!!

9. Повторим!!!По соотношению между зародышем и эндоспермом различают следующие типы семян:

• 1) Семена с эндоспермом (оч. маленький зародыш,
массивный эндосперм (злаки, пальмы, лилии, магнолии).
• 2) Семена с тончайшим слоем эндосперма под кожурой
(яблоня, миндаль).
• 3) Семена без эндосперма, его полностью поглощает зародыш,
семя состоит из зародыша (с крупными семядолями) и кожуры
(тыква, фасоль, подсолнечник, дуб и др.).
• 4) Семена двудольных с периспермом (он образуется из
остатков нуцеллуса, например, у свеклы, куколя и др.).

10. Типы семян покрытосеменных

11. Самые мелкие семена у орхидей (слева), самые крупные семена у сейшельской пальмы (справа), у которой самый крупный плод массой

13–18 кг, созревает он в течение 7–10 лет. Внутри плода
2-лопастное семя, которое покрывает волокнистый мезокарпий
(толщиной не более 2,5 см), под ним 2-лопастная «косточка» с
семенем

12. Отличия и преимущества семенных растений

Высшие споровые
Семенные
Половой процесс (оплодотворение Половой процесс (оплодотворение
связано с водой)
не связано с водой). Спермии
переносит пыльцевая трубка
Гаметофиты живут отдельно от Гаметофиты сильно редуцированы,
спорофита
утратили
самостоятельность,
развиваются внутри спорангиев
Равно- и разноспоровые растения Все разноспоровые
Зародыш не имеет покровных Зародыш под покровом оболочек
оболочек
семени

13.

В настоящее время все семенные растения
рассматриваются как отдел, в котором выделяются
2 подотдела:
1. подотдел Progymnospermae (Группа Праголосеменные),
а остальные растения как
2. подотдел Spermatophytina куда отнесены все «бывшие»
голосеменные (их 4 класса) и 5-й класс покрытосеменные
растения (ранее они рассматривались в ранге отдела):

14. Современная классификация семенных растений (Отдел Spermatophyta)

• Подотдел Progymnospermae (Группа Праголосеменные)
• Подотдел Spermatophytina
• 1 Класс Platyspermae, или Ginkgopsida – билатерально-семенные,
или гинкговые
• 2 Класс Radiospermae, или Cycadopsida – цикадовые, или
саговники
• 3 Класс Coniferae, или Pinopsida – шишконосные, (= сосновые, или
хвойные
• 4 Класс Chlamydospermae, или Gnetopsida – оболочкосеменные,
или гнетовые
• наравне с ними как только класс
• 5 Класс Angiospermae, или Magnoliopsida – покрытосеменные (=
цветковые растения).

15. Progymnospermae (Группа Праголосеменные)

Эта группа многими авторами рассматривается в ранге одного из классов отдела
папоротниковидных, однако подчеркивается, что праголосеменные представляют собой
растения, отличающиеся от типичных папоротниковидных и представляющие самостоятельную
линию эволюции.
В своем происхождении праголосеменные связаны непосредственно с тримерофитовыми,
входящими в группу риниофитовых. Таким образом, праголосеменные и папоротникообразные
имеют общее происхождение, но их дальнейшее развитие шло, по-видимому, двумя
независимыми путями. Отличительные особенности этой группы заключаются:
– в наличии камбия, продуцирующего вторичную ксилему;
– в наличии точечных трахеид с окаймленными порами, которые ровными рядами
располагались на радиальных и тангентальных стенках (как исключение трахеиды могут быть
лестничными);
– в своеобразном гранулярноламеллярном строении экзины, которое характерно для всех
голосеменных.
Сходство с папоротниками проявляется в наличии крупных перистых листьев и в отсутствии
семян. Эта группа известна со среднего девона, а в верхнем карбоне она исчезает. Несмотря на
относительно непродолжительное существование, в этой группе произошли значительные
эволюционные преобразования, вплотную приблизившие их к голосеменным растениям. Они не
имели семян, а по всем остальным признакам сходны с голосеменными.

16. В карбоне праголосеменные в основном были представлены довольно крупными деревьями. Из нижнего карбона описан род протопитис

(Protopitis) , который
имел стволы диаметром до 50 см с мощно развитой древесной типично
голосеменной структурой.
Праголосеменные растения.

17. Отдел Spermatophyta – Семенные растения Подотдел Spermatophytina – Семенные растения

1. Класс Platyspermae или Ginkgopsida –
Билатерально-семенные, или
гинкговые
2. Класс Radiospermae илиl Cycadopsida – Цикадовые, или саговниковые
3. Класс Coniferae или Pinopsida –
Шишконосные, (сосновые, или
хвойные)
4. Класс Chlamydospermae или Gnetopsida Оболочкосеменные, или гнетовые
5. Класс Angiospermae или Magnoliopsida – Покрытосеменные, или цветковые

18. Общая характеристика «бывших» голосеменных, т.е. семенных растений без группы цветковых

• Общая характеристика очень
затруднительна, т.к. они очень разные. В
современной мировой флоре по данным
сайта The Plant List включают 1088 видов;
число действительных названий родов
голосеменных – 87, семейств – 14.
• Распространены космополитно. 2/3 – в
тропиках, остальные – в умеренной зоне.

19. Особенности голосеменных

• а) Жизненные формы голосеменных. Исключительно древесные
растения: деревья, кустарники и кустарнички.
б) В жизненном цикле, как и у всех сосудистых растений,
преобладает спорофит, а гаметофит занимает подчиненное
положение.
в) Спорофит. Листья голосеменных очень разнообразны по
форме и размерам, но по происхождению они синтеломы
(макрофилы т.е.).
г) Гаметофиты голосеменных сильно редуцированы.
Оплодотворение у большинства голосеменных не зависит от
наличия капельно-жидкой влаги.
е) Спорангии всегда одиночные, сидят в пазухах
спорофиллоидов, нередко собранных в спороносный колосок.
ж) Голосеменные – это разноспоровые растения.

20. Мужские и женские шишки сосны обыкновенной

21.

22. Жизненный цикл голосеменных на примере сосны

23.

У голосеменных растений в жизненном цикле произошла резкая редукция женского и
мужского гаметофитов. Мужской гаметофит редуцирован до пыльцевого зерна. Он
полностью утратил антеридий. На женском гаметофите или заростке архегонии
сохраняются. В отличие от споровых растений мужской и женский гаметофиты
голосеменных развиваются на спорофитах и за их счет.
Сосна растение однодомное, на нем одновременно образуются и мужские и женские
шишки. Мужские шишки сосны желтого цвета около 8 мм длиной образуются
большими скоплениями у основания молодых побегов. Женские шишки бордового
цвета сидят по одной на верхушке молодых побегов, имеют длину 3–7 мм.
Мужская шишка сосны это микростробил, т.е. неразветвленный побег на котором
располагаются спирально микроспрофиллы, несущие по 2 микроспорангия, которые
называются пыльниками. В них происходит микроспорогенез. Снаружи пыльник, или
микроспорангий, одевает особый слой клеток – тапетум. Под ним располагаются
материнские клетки микроспор. Они редукционно делятся, из каждой образуется
тетрада гаплоидных микроспор. Прямо под оболочкой пыльника микроспора
прорастает в мужской заросток – пыльцевое зерно. Оно состоит из нескольких клеток,
вегетативной, генеративной и часто 2 проталлиальных клеток. Пыльцевое зерно
снаружи покрыто двумя оболочками. Внутренняя – более тонкая, называется интиной,
а плотная внешняя выполняет защитную функцию и называется экзиной. Пыльцевое
зерно снабжено двумя воздушными мешками – вздутиями, в местах где интина и
экзина не сомкнуты. Назначение воздушных мешков понятно. Они нужны для перелета
и опыления.

24.

Женская шишка сосны – это констробил, т.е. разветвленный побег.
Она имеет ось, на которой расположены кроющие чешуи. В пазухах кроющих
чешуй расположены семенные чешуи – это мегаспорофиллы. На них имеются
по 2 семяпочки. Семяпочки представляют сложный орган, покрытый снаружи
интегументом, который смыкается не полностью, а имеет пыльцевход –
микропиле. Под интегументом располагается нуцеллус – это видоизмененный
мегаспорангий. В нем примерно через месяц после опыления одна из клеток
становится материнской клеткой мегаспор. Она редукционно делится.
Образуются 4 гаплоидных клетки. Из них 3 отмирают, оставшаяся клетка – это
единственная мегаспора. Она примерно через полгода после опыления
начинает расти. Ядро ее многократно митотически делится. Образуется более
тысячи гаплоидных ядер. Затем, спустя еще более полугода, вокруг ядер
обособляются цитоплазмы, т. е. происходит цитокинез. Так образуется
женский заросток – первичный эндосперм. На нем на той стороне, которая
ближе к микропиле формируются 2 архегония, в каждом из которых позднее
образуется по яйцеклетке.

25.

Далее происходит опыление и оплодотворение. Пыльцевые зерна у
сосны созревают в мае. Ветром они переносятся на микропиле семяпочки. Из
микропиле выделяется особая клейкая жидкость. Попавшие на нее пыльцевые
зерна прилипают и затягиваются в нуцеллус в результате подсыхания
жидкости. После этого чешуи женской шишки смыкаются, а для
герметичности все заливается смолой. Там
из вегетативной клетки
пыльцевого зерна образуется пыльцевая трубка. Генеративная клетка
перемещается внутрь пыльцевой трубки и вместе с ней медленно проникает
(врастает) в нуцеллус. Она растет через микропиле семяпочки в сторону
архегониев. К этому времени генеративная клетка делится на стерильную и
спермагенную клетки. Из спермагенной клетки образуются 2 мужских гаметы
– 2 спермия. Они перемещаются к архегониям внутри пыльцевой трубки. Как
правило, один из спермиев сливается с яйцеклеткой, а второй погибает.
Образуется зигота, из нее формируется зародыш.
Иногда происходит
слияние и второго спермия со второй яйцеклеткой, но зародыш все-таки
развивается один. Семяпочка впоследствии превращается в семя. Ее покров –
интегумент – превращается в семенную кожуру, а первичный эндоспрм это
питательная ткань для зародыша. Нужно учитывать, что у сосны это все
сильно раздвинуто во времени. Опыление происходит в мае. После этого
мужские шишки «отпылив» засыхают и сваливаются. Женские шишки
увеличивается в размерах. Через год она становится размеров с некрупную
вишню. Это шишка первого года. Созревание семян в шишке происходит еще
более года. Шишка второго года зеленая с плотно сомкнутыми чешуями имеет
размеры около 5–7 см, уходит в зиму. Только весной следующего года,
примерно в марте, чешуи шишки раздвигаются, высыпаются зрелые семена.
Снег в это время уплотняется. Семена, снабженные крылышком, легко
разносятся ветром.

26.

27.

Жизненные циклы
голосеменных
различаются. У ели,
например, женские
шишки созревают
быстрее. У некоторых
растений имеются
сперматозоиды (гинкго
и саговники). У
некоторых гнетовых
наблюдается явление,
сходное с двойным
оплодотворением.

28. Литература

• Тимонин А.К., Филин В.Р. Ботаника : в 4 т. Т. 4. Систематика высших растений :
учебник для студ. высш. учеб. Заведений. В 2 кн. / под ред. А.К. Тимонина. Кн. 1.
М. : Издательский центр «Академия», 2009. – 320 с.
• Тимонин А.К., Соколов Д.Д., Шипунов А.Б. Ботаника : в 4 т. Т. 4. Систематика
высших растений : учебник для студ. высш. учеб. Заведений. В 2 кн. / под ред.
А.К. Тимонина. Кн. 2. М. : Издательский центр «Академия», 2009. – 352 с.
• Еленевский А.Г., Соловьева М. П., Тихомиров В.Н. Ботаника высших, или
наземных растений: Учеб. для студ. высш. учеб. пед. учеб. завед. М.:
Издательский центр «Академия», 2000. – 432 с. - ISBN 5-7695-0353-6.
• Миркин Б.М., Наумова Л.Г., Мулдашев А.А.. Высшие растения: краткий курс
систематики растений с основами науки о растительности: Учебник. – М.:
Логос, 2001. – 264 с.