Высшие растения в биологии - классификация и характерстика, примеры

Особенности наземных растений

Водоросли, согласно устаревшей классификации, относятся к низшим растениям. Их привычными местами обитания являются океаны, моря и прочие водоёмы. Благодаря особенностям окружающей среды и способу питания эти древнейшие организмы имеют довольно примитивное строение. Тело (слоевище) состоит из однотипных клеток, способных к фотосинтезу, отсутствуют защитные покровы и специфические органы, необходимые для транспортировки питательных веществ.

К главным признакам высших растений (лат. Embryophyta) можно отнести их сложное строение, развившееся в результате эволюции. Чтобы нормально существовать в воздушной среде, потребовалась необходимость в активном теплообмене, а также в защите от высыхания (эпидермис и устьица). Для обеспечения всего организма питательными веществами развилась транспортная система, состоящая из специализированных проводящих тканей.

Основным отличием группы наземных растений от водорослей является их разделение на корень, стебель и лист. Характеристика высших растений:

1. Бо́льшая часть видов обитает на суше.
2. Наличие различных тканей, имеющих чёткую специализацию.
3. Половые и бесполые органы размножения.
4. Зигота превращается в многоклеточный зародыш, состоящий из однородных клеток, которые становятся дифференцированными в процессе развития.
5. Чередование полового (гаметофита), появляющегося из споры, и бесполого (спорофита), вышедшего из зиготы, поколений.
6. В жизненном цикле доминирует спорофит (кроме мохообразных).
7. Разделение организма на три основные части.

В отличие от океана, откуда произошли все живые организмы, условия существования на земле отличаются большей вариативностью. Именно с этим фактором связано невероятное многообразие и богатство форм растительной жизни. Однако, несмотря на колоссальные различия внешнего вида, природа размножения у всех высших растений остаётся неизменной.

Классификация и жизненные формы

С момента выхода на сушу высшие растения развивались в двух основных направлениях. Они породили две эволюционные ветви — гаплоидную и диплоидную. Первая представлена отделом моховидных, у которых в жизненном цикле преобладает гаплоидное половое поколение — гаметофит. Вторая, включающая все остальные отделы, отличается преобладанием бесполого поколения — спорофита. Классификация высших растений в биологии:

1. Риниофиты (Rhyniophyta).
2. Зостерофилофиты (Zosterophyllophyta).
3. Мохообразные (Bryophyta).
4. Плауноподобные (Lycopodiophyta).
5. Псилотовидные (Psilotophyta).
6. Хвощевидные (Equisetophyta).
7. Папоротниковидные (Polypodiophyta).
8. Голосеменные или сосноподобные (Gymnospermae или Pinophyta).
9. Покрытосеменные или цветковые (Angiospermae или Magnoliophyta).

Два первых пункта в списке относятся к вымершим классам. Они существовали в раннем и среднем девоне и заметно отличались от современных видов, находясь на низшей ступени развития. Возможно, представители этих отделов обитали в воде.

Из-за различных схем размножения всю наземную растительность можно разделить на два типа — споровый и семенной. Каждый вид в зависимости от происхождения и места обитания имеет ряд отличий, присущих только ему. У эмбриофитов можно выделить несколько характерных жизненных форм:

1. Дерево — это многолетний и довольно крупный организм, имеющий твёрдый ствол и крону, состоящую из более тонких ответвлений (тополь, берёза, клён).
2. Кустарник — более мелкий. Он состоит из множества тонких стволиков высотой от 0,5 до 6 метров (орешник, сирень).
3. Кустарничек отличается низкорослостью (не выше полуметра) и мощной корневой системой (брусника, клюква).
4. Трава — это большая группа растений, обладающих тонким и мягким стволом. Эта форма отличается большим разнообразием — от однолетней до многолетней. Высота может варьироваться от сантиметра до нескольких метров (укроп, пион, мята, банан, сахарный тростник).

В зависимости от критериев существует несколько различных систематик растительных форм жизни. Некоторые представители эмбриофитов повторно вернулись в водную среду и стали внешне походить на своих низших предков. Их строение существенно отличается от примитивных водорослей.

Вымершие отделы

Первые представители наземной растительности исчезли ещё в среднем девоне. Организм этих растений был довольно примитивен, не отличался сложным строением и походил на водоросли. Привычного разделения на корень, стебель и листья тогда ещё не существовало. Считается, что риниофиты являются общим предком для мхов, хвощей, плаунов и папоротников.

Появление зостерофиллофитов произошло в раннем девоне. Это небольшая группа, представители которой, как и риниофиты, отличались простым строением и жили в воде или на берегу. Они имели прямостоячие, короткие и покрытые толстым защитным слоем стебли с колосовидными спорангиями на верхушке. Процесс фотосинтеза осуществлялся всей поверхностью растения.

Мохообразные (Bryophyta)

Главная особенность Bryophyta заключается в цикле размножения с преобладанием полового поколения. Для осуществления репродуктивного процесса им обязательно требуется влажная среда. Именно поэтому мхи растут в сырых и болотистых местах и отличаются небольшими размерами. Отдел мохообразных включает в себя три класса:

1. Печёночники произрастают в тропической местности, покрывая плотным ковром деревья, почву и прочие поверхности.
2. Антоцеротовые насчитывают около 300 видов. Обитают в тёплом климате. В России можно встретить лишь несколько представителей этого класса.
3. Мхи растут в северных и умеренных широтах.

Представители отдела довольно неприхотливы и могут выживать в самых экстремальных условиях, при необходимости впадая в анабиоз. Благодаря этому обеспечивается высокая выживаемость и конкурентоспособность.

Плауноподобные (Lycopodiophyta)

Один из самых древних отделов в настоящее время представлен лишь немногими видами селлагинелл и плаунов. Остальные представители давно вымерли.

Современные плауновидные — это травянистые вечнозелёные растения, живущие несколько лет и внешне напоминающие мхи. В отдел входит два класса:

1. Плауновые включают в себя около 400 видов.
2. Полушниковые — не более 700 видов.

Все плауноподобные отличаются наличием корней, вильчатым ветвлением стебля, а также маленькими листьями. Существуют равноспоровые и разноспоровые виды. В древние времена эти растения были очень распространены. В карбоне произрастало немало древовидных форм, которые впоследствии сформировали колоссальные залежи каменного угля.

Псилотовидные (Psilotophyta)

Этот отдел малочисленный, он включает два рода и всего 12 видов, распространённых в тропических широтах. Псилотовидные характеризуются простым строением организма, что говорит об их чрезвычайно древнем происхождении. Они очень похожи на вымерших риниофитов.

Из-за отсутствия корней представители отдела Psilotophyta растут на других деревьях, но могут селиться на почве и камнях. Листья также отсутствуют. Ветвящаяся надземная часть имеет множественные выросты, напоминающие чешуйки, а также разветвлённую систему воздушных корневищ. Процесс размножения осуществляется при помощи спор.

В качестве примера можно привести декоративный папоротник или псилот голый. Своему названию это растение обязано отсутствию листьев.

Хвощевидные (Equisetophyta)

В современной флоре отдел представлен единственным родом, включающим 30 видов. Растут они в самых разнообразных местах — от болот до леса и пашни. Все хвощи — это многолетние травы. Высота стебля варьируется от нескольких сантиметров до метра и более. Сросшиеся в трубки листья имеют чешуевидную форму и не отличаются большим размером.

Растения характеризуются боковым ветвлением. По некоторым вегетативным функциям они сходны со злаками. Ткани и органы хорошо дифференцированы и отличаются высоким уровнем совершенства. Размножаются с помощью переносимых ветром спор.

Расцвет хвощей пришёлся на каменноугольный период. В те далёкие времена можно было встретить древовидные образцы, достигавшие более 25 метров в высоту.

Папоротниковидные (Polypodiophyta)

Отдел представлен 12 тысячами видов и может по праву называться самым распространённым среди современных споровых растений. Папоротниковидные отличаются невероятным разнообразием жизненных форм. Помимо многолетней травы встречаются и настоящие деревья высотой 20—30 метров и диаметром ствола до 50 см. В то же время размер некоторых видов не превышает нескольких миллиметров.

Характерной особенностью папоротников является небольшой побег. Они широко распространены по всему земному шару, особенно в тропических широтах. Polypodiophyta включает в себя несколько классов:

• ужовниковые;
• кладоксилеевые;
• мараттиевые;
• зигоптериевые;
• полиподиевые.

Папоротники почти не имеют практического значения для человека. Мякоть некоторых видов годится для употребления в пищу. Растение может применяться в лекарственных целях.

Голосеменные (Gymnospermae)

Отдел можно назвать типичным примером высших растений, отличающихся высокоразвитым строением. Его представители — это преимущественно вечнозелёные кустарники и деревья, но иногда встречаются листопадные виды и даже лианы. Форма листьев отличается большим разнообразием — от иголок до чешуек. Все голосеменные по определению имеют открытые семяпочки и размножаются семенами. Отдел включает 6 классов:

• семенные папоротники;
• беннеттитовые;
• гнетовые;
• саговниковые;
• хвойные;
• гингковые.

Первые два класса на сегодняшний день являются полностью вымершими. На сегодняшний день науке известно около 700 видов голосеменных. Самыми известными представителями, произрастающими в России, являются ель и сосна.

Покрытосеменные (Angiospermae)

В современной флоре покрытосеменные или цветковые являются самым распространённым и многочисленным отделом высших растений. Они впервые появились около 140 млн лет назад и постепенно достигли апофеоза развития. К их главным особенностям можно отнести наличие органов размножения в виде цветов, а также двойное оплодотворение. Классификационная таблица:

На сегодняшний день насчитывается около 352 тыс. видов цветковых растений. Столь большое разнообразие связано с эффективным приспособлением представителей отдела к изменчивой окружающей среде.