Меню

Экология размножения и развития растений

Лекция №8. РОСТ, РАЗВИТИЕ И РАЗМНОЖЕНИЕ РАСТЕ­НИЙ

Жизнедеятельность растений выражается через рост и развитие. Под ростомпонимается увеличение размеров растения, их массы и объема. Это количественное изменение.

Развитие— качественное изменение растений, связанное с дифферен­циацией клеток и процессами превращения веществ, приводящими к образова­нию репродуктивных органов и в конечном счете нового поколения. Рост и развитие не тождествены, но они присущи одной и той же клетке, растению, поэтому взаимосвязаны, взаимообусловлены, одно без другого не происходит.

В основе роста и развития лежат:

1. постоянная и непрерывная связь растений с окружающей средой;

2. направленность процессов роста и развития. Определяется наслед­ственностью растения, иначе говоря, способностью каждого вида растений приспосабливаться r определенным условиям внешней среды, которые непрерывно изме­няются.

Рост растений.Увеличение размеров, массы и объема присуще всем живым организмам. В отличие от животных:

1) растения растут всю жизнь, может быть только с небольшими перерыва­ми, да и то процессы не прекращаются, а замедляются;

2) ростовые процессы локализованы в определенных, иногда много­численных участках тела растения.

Увеличение размеров, массы, объема происходят, прежде всего, за счет роста клеток. Различают фазы роста:

1. деление — увеличение числа, количества клеток путем их деления. Наиболее интенсивно идет в точках роста (стебля, корня). В процессе деления идет нако­пление белков;

2. растяжение — увеличение размеров клетки, нарастание массы, главным образом за счет роста вакуоли — увеличение содержания воды;

3. утолщение оболочки — начинается с момента дифференциации клетки, откладывается целлюлоза и гемицеллюлоза. Рост идет за счет накопления угле­водов;

4. отложение в запас органических веществ — клетки полностью дифферен­цируются и откладывают в запас органические вещества (крахмал, белки, жиры). Практически объем не увеличивается, а масса растет.

Закономерности роста клеток на различных стадиях находят выражение в росте растения в целом. Например, содержание воды в клетке определяется фазами роста: чем моложе растение, тем больше воды.

Особенности роста отдельных органов растений.Стебель и корень растут верхушкой (зона роста у корней — 1 см, стеблей — 10 см). Утолщение за счет первичной и вторичной меристем. Листья вначале растут всей поверхностью, затем рост локализуется в основании листа, последним формируется черешок. У папоротниковидных лист на­растает верхушкой.

Дата добавления: 2014-01-03 ; Просмотров: 1198 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Экология размножения и развития растений

§ 31 Размножение и развитие у растений

Насколько хватает глаз, к небу поднимались деревья. Не одно, не два, не десяток, а все те тысячи, что он посадил, опуская в землю семена и саженцы. И не мелочь какая-нибудь, нет, не поросль, не хрупкие деревца, а мощные стволы, могучие деревья, высотой с дом, зелёные– зелёные, огромные, пышные, деревья с отливающей серебром листвой, шелестящие на ветру, длинные ряды деревьев на склонах холмов, лимонные деревья и липы, секвойи и мимозы, дубы и вязы, осины, вишни, клёны, ясени, яблони, апельсиновые деревья, эвкалипты – подстёгнутые буйным дождём, вскормленные чужой волшебной почвой. На его глазах тянулись новые ветви, лопались новые почки.

Рей Брэдбери. Зелёное утро

Как вы знаете, размножение может быть бесполым и половым. Мы уже рассмотрели виды бесполого размножения, которое встречается у растений. Но не меньшее значение в жизни растений имеет и половое размножение.

Половое размножение у растений

Вам известно, что при половом размножении новое поколение возникает, как правило, в результате слияния двух половых клеток. У растений существуют различные типы гамет, что и определяет различные типы полового процесса. Если гаметы внешне неразличимы, их называют изогаметами, а половой процесс – изогамией. Слияние различных по размеру подвижных гамет (гетерогамет), где обычно женская гамета крупнее и менее подвижна, нежели мужская, называют гетерогамией. У многих водорослей и у всех высших растений существует оогамия – слияние больших и неподвижных женских гамет (яйцеклеток) с мелкими и подвижными мужскими (сперматозоидами). Гаметангии (половые органы) высших растений, в которых образуются яйцеклетки, называют архегониями. Сперматозоиды образуются в антеридиях. У большинства семенных растений мужские гаметы в процессе эволюции утратили жгутики и способны только к пассивному передвижению. Такие мужские гаметы называют спермиями.

Чередование поколений у растений

В жизненном цикле каждого растения, имеющего половое размножение, происходит смена ядерных фаз – гаплоидной и диплоидной. Если органы полового и бесполого размножения образуются на разных растениях, имеет место чередование поколений – полового и бесполого. Происходит последовательная смена двух типов организмов: гаплоидное и диплоидное поколения поочерёдно сменяют друг друга (рис. 95). Половое гаплоидное поколение, образующее в половых органах гаметы, называют гаметофитом, так как оно способно к половому размножению. На гаметофитах образуются половые органы, в которых в процессе митоза формируются гаплоидные гаметы.

Рис. 95. Схема чередования полового и бесполого поколений (гаметофита и спорофита) в жизненном цикле растений.

Сливаясь, гаметы образуют диплоидную зиготу, из которой вырастает бесполое диплоидное поколение – спорофит. На спорофите в спорангиях в результате мейоза образуются гаплоидные споры. Из спор вырастают гаплоидные гаметофиты, т. е. происходит возврат к гаплоидному поколению. Таким образом, чередование поколений сопровождается также чередованием плоидности.

Рис. 96. Спорофит мхов полностью зависит от гаметофита, развиваясь на нём в виде коробочки на ножке: А – кукушкин лён; Б – сфагнум

Гаметофиты и спорофиты

Размеры и внешний вид гаметофитов сильно различаются у разных отделов растений. У мхов гаметофитом является всё растение, т. е. моховой покров, выстилающий сырые леса и болота, – это гаплоидные растения. У папоротников, хвощей и плаунов гаметофитом служит специальное небольшое образование, называемое заростком. У папоротника, например, заросток представляет собой тонкую сердцевидную пластинку размером около сантиметра. У голосеменных растений гаметофит образуется в шишках. Он может быть мужским (пыльцевое зерно) и женским (эндосперм с двумя архегониями). У покрытосеменных растений мужской гаметофит – пыльцевое зерно, а женский гаметофит – зародышевый мешок, расположенный в завязи пестика.

Читайте также:  Кустарничек особенности внешнего строения растения

Большинство растений, которые мы обычно видим вокруг (кроме мхов), – это диплоидные спорофиты. А вот у мхов диплоидный спорофит образуется на верхушке листостебельных растений (рис. 96). Коробочка на тонкой ножке, которая вырастает из верхушки женского растения кукушкиного льна, – это и есть спорофит. В коробочке в результате мейоза образуются гаплоидные споры, которые, попадая в землю, прорастают в новые зелёные растения.

Оплодотворение у растений

Для того чтобы гаметы, образующиеся в половых органах на гаметофитах, дали продолжение своему виду, они должны слиться, т. е. требуется, чтобы произошло оплодотворение. Для этого мужские гаметы должны встретиться с женскими. Как может произойти эта встреча? Подвижные, снабжённые жгутиками гаметы мхов, папоротников, хвощей и плаунов, переносятся в основном водой. Оплодотворение у мхов происходит на верхушках растений, а у остальных споровых растений – на заростках. Для того чтобы оплодотворение произошло у семенных растений, требуется, чтобы пыльца (мужской гаметофит, в котором образуются спермии) попала на женский гаметофит. Процесс переноса пыльцы на рыльце пестика называют опылением. После опыления из пыльцевого зерна начинает прорастать трубка, по которой спермии достигают завязи (рис. 97).

Рис. 97. Двойное оплодотворение у цветковых растений

Войдя в зародышевый мешок, спермий сливается с яйцеклеткой. В результате возникает зигота, из которой впоследствии развивается семя.

Особый тип оплодотворения характерен для цветковых растений. Он был открыт в конце XIX в. замечательным русским учёным Сергеем Гавриловичем Навашиным и получил название двойного оплодотворения (см. рис. 97). Во время опыления пыльца растения попадает на рыльце пестика. Клетки пыльцевого зерна, делятся, образуя два неподвижных спермия и специальную клетку, которая, прорастая внутрь пестика, формирует так называемую пыльцевую трубку. В завязи пестика развивается зародышевый мешок с восемью гаплоидными клетками. Одна из них становится яйцеклеткой, а две другие сливаются, образуя центральную диплоидную клетку. Остальные пять клеток имеют вспомогательное значение.

После того как пыльцевая трубка прорастает в основание пестика, спермии, находящиеся внутри неё, проникают в зародышевый мешок. Один спермий оплодотворяет яйцеклетку – возникает диплоидная зигота; из неё в дальнейшем развивается зародыш. Другой спермий сливается с центральной диплоидной клеткой, образуя клетку с тройным хромосомным набором (триплоидную), из которой затем формируется эндосперм – питательная ткань для зародыша. Таким образом, у покрытосеменных растений в оплодотворении участвует два спермия, т. е. осуществляется двойное оплодотворение.

После оплодотворения у семенных растений развивается семя. У голосеменных растений семя состоит из диплоидного зародыша (зачатка нового спорофита), покрова семени и гаплоидного эндосперма, который выполняет функцию запасающей ткани для развивающегося из зародыша проростка спорофита. У цветковых растений семя образуется внутри завязи пестика. Из оплодотворённой яйцеклетки (зиготы) развивается зародыш, из триплоидной центральной клетки – эндосперм, из покровов семязачатка – семенная кожура (рис. 98). Из стенки завязи образуются стенки плода (околоплодник).

Рис. 98. Строение семян цветковых растений

Семена растений распространяются с помощью ветра, воды или животных. Они очень устойчивы к различным воздействиям внешней среды: могут переносить низкие температуры, отсутствие влаги и почти не нуждаются в кислороде. В таком неактивном виде семена могут существовать в течение многих лет. При наступлении благоприятных условий семена прорастают и дают начало новому спорофитному поколению.

Проверьте свои знания

1. Какие типы размножения встречаются у растений?

2. Что образуется на гаметофите и что – на спорофите?

3. Что находится в семени покрытосеменных растений?

4. Используя рисунок 97, опишите процесс двойного оплодотворения.

Источник

Рост и развитие растений

Способы размножения растений.

Размножение (репродукция) — это свойство воспроизведения живыми организмами себе подобных, обеспечивающее непрерывность и преемственность жизни. Растения размножаются вегетативным способом, бесполым (спорами) и половым.

Вегетативное размножение — способность растения восстанавливать весь организм из какой-либо его части (корня, стебля или листа). Высшие растения могут размножаться с помощью корневищ, усов, луковиц, клубней, черенков, а также путем прививки.

Человек широко использует вегетативное размножение для получения новых растений. При этом способе потомство лучше сохраняет признаки и свойства материнского растения, чем при половом размножении.

Бесполое размножение — новые растения вырастают из спор (мельчайшая клетка, реже группа клеток), отделяющихся во множестве от материнского растения. Этот способ размножения свойствен в основном низшим растениям (водорослям, грибам, лишайникам).

Половое размножение — в результате оплодотворения, то есть слияния и взаимоассимиляции мужской и женской половых клеток (гамет), образуется зигота, воспроизводящая новый организм. Такое размножение обогащает наследственную основу растений и увеличивает их способность к изменчивости.

Вегетативное и бесполое (спорами) размножение обеспечивает в основном количественное распространение растений и сохранение видов; половое — совершенствование растительных видов, увеличение количественного разнообразия и новообразование видов.

Жизненный цикл растений состоит из двух процессов: роста и развития.

Под ростом растения следует понимать необратимое увеличение линейных размеров, поверхности, объема, массы организма, связанное с новообразованием элементов его структуры.

Рост растения слагается из размножения клеток и увеличения их объема, роста тканей и органов. Рост любого растения вначале происходит медленно, затем ускоряется, достигает максимума, в дальнейшем он замедляется и совсем прекращается.

Многие культурные растения (просо, сорго, морковь и др.) растут в первый период очень медленно. В это время важно проводить прополку, боронование и междурядную обработку для уничтожения сорняков.

Читайте также:  Главные признаки основных отделов растений

Развитие растений — это качественные физиологические, биохимические и морфологические изменения структуры и функций растительного организма и его отдельных частей (органов, тканей и клеток), происходящие в процессе онтогенеза — индивидуального развития с момента зарождения и до конца жизни.

Весь жизненный цикл растений подразделяют на вегетативный и репродуктивный периоды. В первый период растения интенсивно формируют вегетативную массу, образуются и растут корни, стебли и листья, а во второй происходит цветение и плодоношение. Однолетние яровые и озимые растения цветут и плодоносят один раз в жизни, а многолетние (поликарпические) — много раз. Однако среди многолетников встречаются, хотя и редко, монокарпические растения, зацветающие после многих лет жизни и затем отмирающие (агава, бамбук и др.).

Время от начала прорастания семян до полного созревания растений называют вегетационным периодом. В течение вегетации растения проходят определенные фазы развития, которым соответствуют специфические морфологические признаки. К общим фазам развития цветковых растений относят: прорастание семян, формирование вегетативных и генеративных органов, плодоношение. Применительно к отдельным группам или видам растений выделяют более детальные фазы развития.

Большое значение в растениеводстве имеют наблюдения за наступлением сроков и продолжительностью отдельных фаз развития — фенологических фаз — у разных культур и сорняков в конкретных условиях хозяйства. По ним определяют сроки проведения агротехнических работ (обработки почвы, внесения удобрений, посева, ухода за растениями, уборки урожая). Они позволяют учитывать изменяющиеся требования растений к факторам и условиям жизни в течение онтогенеза и с учетом этого правильно строить систему технологии выращивания и уборки урожая. В этой связи очень важно знать критические периоды, когда растения наиболее чувствительны к недостатку того или иного фактора жизни и резко снижают свою продуктивность. Они у различных культур проявляются в разное время вегетации растений. Так, критический период по отношению к влаге у озимой пшеницы наблюдается от выхода в трубку до налива зерна, у хлопчатника — во время цветения — плодообразования, у картофеля — бутонизации — клубнеобразования. Эти особенности нужно учитывать при разработке агротехнических мероприятий.

Источник

Биология

Экология растений

Обложка урока взята с источника .

Занятия с репетитором ОНЛАЙН от 200 руб / час

Бесплатный подбор репетитора на нашем сайте

Перейти

План урока:

Основные понятия

Экология — наука о взаимоотношении элементов системы с внешней средой. Экология растений исследует взаимодействие растений между собой и с компонентами окружающей среды на трёх уровнях:

  1. Цитэкология: клеточный уровень;
  2. Аутэкология: организменный уровень;
  3. Синэкология: уровень растительных групп.

Эта наука формировалась издавна: люди наблюдали за растительными организмами и пытались их систематизировать. Экология растений официально призналась как наука после труда учёного Варминга в XIXвеке. Он выделил факторы окружающей среды, которые прямо или косвенно воздействуют на растения.


Эугениус Варминг: Источник

Влияние экологических факторов на растения

Антропогенные экологические факторы. Человек своей деятельностью агрессивно вмешивается в растительные сообщества и нарушает заведённый там порядок. Люди вырубают деревья, что приводит к разрушению плодородного слоя почвы в лесах. В дальнейшем вместо леса там может образоваться только пустыня. При неграмотном поливе почв местообитания растений заболачиваются, что приводит к полной смене растительного сообщества. Большинство воздействий человека приводит к негативным последствиям для растительных организмов.


Последствия вырубки лесов: Источник

Биотические экологические факторы.

  1. Фитогенные. Растительные организмы постоянно конкурируют друг с другом за абиотические факторы: свет, воду и участки земли. Конкуренция позволяет растениям вырабатывать улучшенные версии себя. Некоторые растительные организмы становятся паразитами и живут за счёт своих сородичей (омела). Растения с неразвитым стеблем используют другие растения как опору для роста (орхидея).
  2. Зоогенные. Растения вырабатывают защитные приспособления, чтобы спастись от травоядных животных. К таким метаморфозам относятся острые иглы, колючки и токсичные яды. Также животные могут случайно уничтожать растительные организмы вытаптыванием. Позитивное взаимодействие с животными — приспособления для распространения. Пчёлы опыляют цветки, способствуя распространению пыльцы, а птицы поедают ягоды, разнося на дальние расстояния семена.
  3. Влияние микроорганизмов. На бобовых культурах образуются клубеньки для взаимовыгодного сотрудничества — симбиоза — с клубеньковыми бактериями. Но микроорганизмы далеко не всегда приносят пользу. Чаще всего бактерии вызывают заболевания, например, фитофтороз.


Болезни растений: Источник

Абиотические экологические факторы.

Климатические факторы. К этой группе относят воздействие:

Освещённость. Фактор освещённости играет важную роль в жизнедеятельности растений, так как с его помощью происходит фотосинтез.

По отношению к свету растения делятся на:

  1. Светолюбивые (гелиофиты). Растут на хорошо освещённой местности. Обычно светолюбивые деревья не вырастают высокими, но в лесах из-за конкуренции они становятся намного выше с кроной на самой верхушке (сосна). Листья тянутся туда, где больше света. В листьях небольшое количество хлоропластов, поэтому они светло-зелёного цвета. Иногда образуются приспособления для защиты от излишних солнечных лучей: восковой налёт и опушение. У травянистых гелиофитов высокий стебель (иван-чай).
  2. Тенелюбивые (сциофиты). Предпочитают затенённые места (вороний глаз). В лесах расположены в нижних ярусах под кронами высоких светолюбивых деревьев. Приспособлены к пониженным температурам из-за недостатка освещённости. В листьях много хлоропластов, поэтому они тёмно-зелёные.
  3. Теневыносливые (сциогелиофиты). Способны выносить тень, но лучше растут при большом количестве света. Являются промежуточной группой. Примеры: липа, дуб.


Группы растений по отношению к свету: Источник

Влажность. Влажность является важным фактором для растений. С помощью воды в растении происходит транспорт минеральных веществ. Различные местообитания отличаются разным запасом воды, поэтому растениям приходится видоизменять свои части для её добычи.

Читайте также:  Формы приспособлений у растений к повышенной сухости

По отношению к влажности растения делятся на:

  1. Гидрофиты. Растут в водных пространствах. Таким растениям нет необходимости развивать корневую систему, так как они поглощают воду всей поверхностью тела (элодея). Механические ткани развиты слабо. У подводных представителей нет даже устьиц. У наводных — устьица только на стороне, которая соприкасается с воздухом (кувшинка). Чтобы удерживать растения на воде, развивается воздухоносная ткань, в которой главную роль играют межклетники с воздухом.
  2. Гигрофиты. Растут в увлажнённой местности (рогоз). Больше развиваются механические и проводящие ткани и корневая система, но всё ещё слабо. Также есть воздухоносная ткань.
  3. Мезофиты. Растут в местности с достаточным увлажнением (берёза). Не имеют особенностей. Относятся к промежуточной группе.
  4. Склерофиты. Растут в засушливой местности (саксаул). Хорошо развита механическая ткань. Приспосабливаются к уменьшению испарения воды с помощью уменьшения поверхности листа и количества устьиц. Так, листья становятся мелкими и жёсткими или вовсе превращаются в колючки.
  5. Суккуленты. Тоже растут в засушливой местности, но приспосабливаются к уменьшению испарения другим образом (кактус). Такие растения способны запасать воду в мясистых частях, чтобы позже её использовать. На листьях появляется кожица или пушистый налёт, препятствующие испарению.


Отличия растений сухих и увлажнённых местообитаний: Источник

Температура. Лучше всего растения растут в зонах с оптимальными температурами. Слишком высокие и слишком низкие температуры приводят к гибели растения. Большое количество тепла обжигает растение, а низкое способствует разрушению клеток кристаллами льда.

Гелиофиты — растения, обитающие в освещённой местности — выработали приспособления, которые помогают избегать перегрева. Они могут избавляться от листьев или уменьшать их поверхность, например, превращая в колючки (кактусы).

При низких температурах растения тоже стремятся избавиться от частей, которые требуют большой запас энергии. На этом и основан эффект падения листьев во время холодных сезонов. Растительные организмы, которые обитают в холодной местности, уменьшают не только свои части, но и сами вырастают небольшими (карликовая берёза).

Окружающая среда влияет на растения, а они — на неё. Растительные организмы участвуют в газообмене, формируют почву и защищают её от разрушения своими корнями.

Растительные сообщества

Растения могут жить поодиночке, но чаще собираются в группы. Растительные сообщества — группа растений, которые растут на одной местности и взаимодействуют между собой. Как сожители в квартире, они различными способами приспосабливаются к совместному проживанию. Растительные сообщества вместе с биотическими и абиотическими факторами называются биогеоценозом.

В растительном сообществе у каждого свои интересы. Конкуренция существует, потому что кому-то нужно больше света, кому-то — больше места в почве. Приходится идти на компромисс: каждое растение занимает своё место в сообществе. Этажи леса называются ярусами, а само явление распределения растений по этажам — ярусностью.

Количество ярусов зависит от условий среды. В умеренной зоне их 4-5, а в тропической может быть больше 10. Чем благоприятнее обстановка в доме, тем на большое количество ярусов делится сообщество.

Ярусность растений принято рассматривать на примере леса в умеренной климатической зоне. Первый этаж занимают высокие светолюбивые деревья (сосна). Второй достаётся более низким деревьям с меньшей потребностью в свете и тепле (рябина). На третьем живут кустарники (жимолость), на четвёртом — травы, на пятом — мхи и лишайники.

Особенным ярусом является лесная подстилка. Это верхний слой почвы, в котором расположены опавшие листья и разлагающиеся части растений. Подстилка богата микроорганизмами, которые, собственно, и разлагают упавшие части. В результате их жизнедеятельности образуется перегной, который делает почву плодородной.


Надземная ярусность: Источник

Ярусы есть не только над землёй, но и под ней. Здесь конкурируют уже не побеги, а корни и видоизменённые запасающие побеги. В данном случае конкуренция идёт за водные и минеральные запасы. Под землёй самым верхним ярусом будут корни трав.


Подземная ярусность: Источник

В сообществе выделяют различные взаимодействия растений:

  1. Симбиоз. Такое тесное взаимодействие, которое приносит выгоду обоим организмам. Классическим примером симбиоза является лишайник — сожительство грибов и водорослей. Формула: ++. + — это положительное воздействие.
  2. Мутуализм. Выгода обоим организмам заключается в их сожительстве.При симбиозе организмы не могут жить друг без друга, а при мутуализме — могут. Клубеньковые бактерии живут на корнях бобовых культур. Формула: ++.
  3. Комменсализм. Один организм получает выгоду из взаимоотношений, а другой не получает ничего. Растения-няньки (берёза) защищают своими кронами более молодые растительные организмы (ель) от прямого попадания солнечных лучей. Формула: +0. 0 — это нейтральное воздействие.
  4. Аменсализм. Одному организму приносит вред действия другого организма, которому безразлично. Высокие деревья-доминанты уменьшают освещённость для других растений, на которых это действует негативно. Формула: -0. — — это негативное воздействие.
  5. Паразитизм. Растения-паразиты высасывают питательные вещества из растений-хозяев (омела). При этом хозяину не хватает питания, в конце концов, это может привести к летальному исходу. Формула: +-.


Омела: Источник

Растительные сообщества не вечны. С течением времени они изменяются, трансформируются в другие и могут совсем исчезнуть. Последовательное изменение сообщества называется сукцессией.

  1. Первичными. Растения появляются на участках, лишённых жизни (скалы, пустыни).
  2. Вторичными (восстановительными). Растения появляются на участках, на которые ранее было другое сообщество. Примером может быть зарастание леса после пожара. Деревья там появляются не сразу: сначала сообщество должно пройти другие этапы развития.Скорость вторичной сукцессии выше, потому что здесь уже есть небольшой запас питательных веществ. Восстановление исходного сообщества занимает около 100-200 лет.

Сначала пространство заселяют неприхотливые лишайники и мхи. Из первоначального субстрата они образуют почву. После развиваются более высокие травы, кустарнички и кустарники. Завершением сукцессии становится появление высоких деревьев.


Стадии растительной сукцессии: Источник

Источник