Общая характеристика. Покрытосеменные, или Цветковые растения, – это крупнейший отдел современных высших растений, насчитывающий около 250 тыс. видов. Однако все разнообразие этого отдела человечеству еще не известно: каждый месяц в мире описывают более 100 новых видов покрытосеменных растений. В настоящее время покрытосеменные играют решающую роль в формировании растительного покрова Земли. Они растут во всех климатических зонах и входят в состав практически всех биогеоценозов земного шара. Это свидетельствует об их высокой приспособленности к современным условиям существования на Земле.
Появившись в меловом периоде (в конце мезозойской эры), в начале кайнозоя покрытосеменные растения уже господствовали на всем земном шаре, резко потеснив папоротники и голосеменные растения. Рассмотрим, какие же особенности строения и развития позволили покрытосеменным занять господствующее положение на Земле.
Прогрессивные черты организации покрытосеменных растений.
Появление цветка. Главной и уникальной особенностью покрытосеменных является наличие цветка. Огромное разнообразие цветков не дает возможности свести все существующие сейчас типы цветков к единой исходной предковой модели. Возможно, в процессе эволюции формирование цветков разных видов происходило параллельно различными путями. Существует несколько гипотез происхождения цветка, одна из которых в настоящее время является ведущей. Согласно этой гипотезе, цветки, как и стробилы (шишки) голосеменных растений, возникли из спороносных побегов древних семенных папоротников. В дальнейшем эволюция шишек голосеменных и цветков покрытосеменных растений происходила параллельно независимо друг от друга. Итак, цветок – это видоизмененный укороченный спороносный побег, все части которого, кроме цветоложа, имеют листовую природу. Мегаспорофиллы превратились в плодолистики, которые, срастаясь между собой, сформировали пестик (пестики), микроспорофиллы преобразовались в тычинки, а окружающие их стерильные листья образовали околоцветник. Цветок – это орган размножения (бесполого и полового), в котором возникают микро- и мегаспоры, формируются заростки, происходит опыление и оплодотворение, развивается зародыш спорофита и запасающая ткань, и в итоге образуются семя и плод.
Наличие завязи. Семязачатки покрытосеменных развиваются во влажной камере – завязи. Это предохраняет их от неблагоприятных воздействий среды, в первую очередь от высыхания, что очень важно в условиях жизни на суше. Из завязи образуется плод, внутри которого заключены семена. Расположение семян внутри плода определило название отдела – Покрытосеменные. Плоды обеспечивают защиту семян и способствуют их распространению.
Редукция гаметофитов. Покрытосеменным свойственна дальнейшая редукция мужского и женского гаметофитов. Заростки не имеют не только вегетативных частей, но и половых органов – гаметангиев. Мужской гаметофит цветковых растений – это пыльцевое зерно, а женский гаметофит представлен зародышевым мешком.
Двойное оплодотворение. У покрытосеменных растений в оплодотворении участвуют два спермия, т. е. осуществляется двойное оплодотворение. В результате образуются диплоидный зародыш и триплоидный эндосперм – питательная ткань для зародыша.
Развитие проводящих тканей. У цветковых растений прекрасно развита проводящая система. В древесине (ксилеме) транспорт воды и растворенных в ней минеральных веществ осуществляется преимущественно по сосудам, а не по трахеидам, как у голосеменных растений. Проводящие элементы флоэмы представлены уже не ситовидными клетками, а ситовидными трубками, рядом с которыми располагаются клетки-спутницы (сопровождающие клетки).
Разнообразие жизненных форм. В отличие от голосеменных, которые представлены только древесными растениями, жизненные формы покрытосеменных растений значительно разнообразнее. Современные ученые считают, что первые цветковые были древесными растениями. Из них возникли кустарники и кустарнички. В дальнейшем, обладая наиболее совершенной системой размножения, покрытосеменные растения расселились по всей планете. Попадая в различные условия, они были вынуждены приспосабливаться, чтобы выжить. В засушливых условиях, за полярными широтами и на высокогорье преимущество получали растения, успевавшие сформировать вегетативные органы, отцвести и образовать семена за один вегетационный период. Поэтому одной из наиболее важных форм адаптации стало появление травянистых растений. В зависимости от продолжительности жизни травянистые растения подразделяют на однолетние, двулетние и многолетние. Однолетние отмирают после образования плодов. Двулетние в первый год жизни формируют вегетативные органы, запасают питательные вещества (как правило, в подземных видоизмененных побегах или корнях), а на второй год цветут и плодоносят. Многолетние травы живут и плодоносят в течение нескольких лет, но каждый год по окончании вегетационного периода их надземные побеги отмирают, а подземные переживают неблагоприятные условия, чтобы на следующий год дать начало новым надземным побегам. Считают, что травы возникли в результате значительного ослабления деятельности камбия, что привело к постепенному сокращению численности древесных растений.
Огромное морфологическое разнообразие листьев, корней, побегов покрытосеменных растений было рассмотрено нами ранее при изучении строения их вегетативных органов. Многообразие цветков мы подробно рассмотрим позже.
Прогрессивные изменения структуры тканей, вегетативных и генеративных органов обеспечили возникновение огромного видового разнообразия. Высокая эволюционная пластичность позволила цветковым растениям распространиться по всему земному шару и приспособиться к самым разным экологическим условиям.
Покрытосеменные – это единственная группа растений, образующая сложные многоярусные сообщества, что способствует более интенсивному использованию всех условий среды и более успешному освоению новых территорий.
Значение покрытосеменных растений. Значение покрытосеменных растений в природе и жизни человека столь велико, что почти невозможно перечислить все те отрасли народного хозяйства, где они используются в том или ином виде. Пищевые и декоративные, лекарственные и кормовые, дающие строительный материал и сырье для химической промышленности – цветковые растения обеспечили развитие и существование современных цивилизаций. Мы рассмотрим более подробно практическое значение покрытосеменных, изучая отдельные семейства.
Однако роль растений в жизни человека гораздо шире, нежели только практическое использование. Покрытосеменные растения определяют состояние современной биосферы. Они образуют основную биомассу земного шара, насыщают атмосферу кислородом, формируют почву. Поглощая и испаряя в атмосферу огромное количество воды, участвуют в формировании климата. Служат основой большинства биогеоценозов.
