Сосудистые растения

Сосудистые растения представляют собой обширную группу живых организмов, органы которых отличаются наличием сосудисто-волокнистых пучков, т.е. имеют специализированные ткани, обеспечивающие процесс проведения влаги.  К данной категории принято относить практически все высшие растения – за редким исключением (к примеру, мохообразные). Те же растения, у которых сосудистые пучки отсутствуют, получили название клеточные.

Строение

К сосудистым растениям принято относить организмы, которые обладают сосудами, или, проще говоря, трубками, которые обеспечивают внутри организма перенос жидкости и питательных веществ.

К сосудистым растениям принято относить все высшие растения:

• Высшие споровые (включая папоротники и плауны),
• Семенные растения
  • гинкговидные,
  • гнетевидные,
  • саговниковидные,
  • хвойные,
  • покрытосеменные.

К растениям, у которых нет сосудов, в науке принято относить мхи, антоцеротовидные и печеночников, а также высшие зеленые водоросли и несколько других отличающихся особенностями видов.

Абсолютное большинство высших растений вне зависимости от их вида характеризуются наличием сосудистой системы, куда входят ксилема и флоэма, располагающейся во всех органах – от корней до листьев.

Если говорить о строении сосудистых растений, то оно чрезвычайно разнообразно, и способно кардинально отличатся даже в пределах растений одного вида.

Многие исчезнувшие представители древней флоры вообще не отличались наличием четко дифференцированного на определенные органы организма, а если говорить просто, то у них полностью отсутствовала система корней, листьев и так далее.

Сосудистые же растения в наше время отличаются высокой приспособленностью к окружающей среде – и наличие специализированных органов как раз и отражает уровень их приспособленности к условиям наземно-воздушного окружающего пространства. Это связано, прежде всего, с тем, что основной проблемой для любого растения является получение воды – и для ее растения у сосудистых существуют корни, а любые другие системы (листья, стебли, плоды и т.д.) демонстрируются высокий уровень изменчивости от вида к виду в зависимости от окружающих условий.

Причем форма и строение всей структуры растения контролируется на генном уровне, однако некоторые из характеристик (если говорить о размерах или цветовом решении) обладают все-таки достаточным показателем гибкости при изменениях.

Любые сосудистые растения формируются из нескольких крупных систем, части которых, в свою очередь, подразделяются на менее значительные органы:

• Корневая система,

Эта система обеспечивает закрепление растений путем проникновения в почву – а также гарантирует поглощение живым организмом воды и других веществ (тех же ионов), которые имеют главенствующее значение для всего растения.

Корневая система эволюционировала немного позже всей структуры побегов в качестве адаптационных мер для существования на суше.

• Система побега.

Эта система, в свою очередь, состоит из нескольких не менее важных структур, к которым, в первую очередь, относят стебли, которые, в свою очередь, являются площадкой для размещения листьев, играющих основную роль в осуществлении процесса фотосинтеза.

Причем местоположение, параметры, и многие другие характеристики, имеющие критическое значение для процесса продуктивной выработки веществ органического свойства. Другие органы растения – цветы, плоды и семена – являются репродуктивными органами, которые так же формируются на побеге.

Если говорить о вегетативном побеге, то в его составе – а, точнее, в структуру повторяющегося узла входят междоузлия, узлы, лист и почка.  И именно пазушная почка представляет собой боковую вершину побега, с помощью которой растение получает возможность ветвится, а также обеспечивающая возможность заменить главный побег в случае, если он пострадал или был съеден.

И корневая система, и побеги, осуществляют свое развитие посредством окончаний, являющихся основой для развития верхушечных мерисистем, получивших название апексы.

Сосудистые растения характеризуются наличием многих видов тканей:

• покровные,
• проводящие,
• механические,
• секреторные,
• сосудистые.

Типы клеток этих тканей существенно различаются по своим параметрам, положению касательно других клеток, а также по толщине их клеточной стенки.

Так, клетки механической ткани, обеспечивающих поддержку растения, обладают более массивными клеточными стенками с наличием нескольких уровней целлюлозы, а также многих усиливающих молекул (к примеру, лигнин и пектин).

Покровные и сосудистые клетки наполняют корень и стебель – и благодаря этому они получили название тканевых систем. Основную покровную ткань растений представляет собой эпидермис – и в большинстве организмов он представлен одним слоем клеток, создающим защиту внешнего свойства.

Именно в задачи клеток основной ткани входит осуществление процесса фотосинтеза, а также придание механической прочности всему растению, а сосудистые ткани обеспечивают проведение необходимых жидкостей; образовательные клетки обеспечивают пополнение новыми клетками других тканей.

Сосудистые пучки у растений

Сосудистые пучки представляют собой волокно проводящей ткани, обеспечивающей процесс поставки жидкости в организм (включая минеральные соли и питательные вещества) любого сосудистого растения, тянущиеся от корней, через ствол по направлению к листьям. Это своеобразный эквивалент других систем, имеющихся у животных – кровеносной и лимфатической.

В состав сосудистого пучка входит два типа ткани:

• ксилемы, или ткани, способные проводить жидкость от корней к росткам, местоположением которых является центр пучка,

Ксилема обычно формируется из сосудов (если речь идет о цветочных растениях) либо из трахеидов (другие сосудистые организмы) – все они представляют собой неживые полые клетки, обеспеченные плотными стенками с содержанием полимера лигнина, и формирующие трубки, благодаря которым происходит транспортировка воды.

• флоэмы, или ткани, в задачи которых входит обеспечение переноса питательных веществ и формирование внешней оболочки пучка,

Флоэма формируется из живых клеток, составляющие элементы сита-трубочки, между составными частями которой сформированы ситовые пластины, снабженная порами, дающими возможность пропуска через них молекул.

Компоненты ситовидных трубок не снабжены привычными составляющими, такими как ядро или рибосомы, однако рядом расположены клетки-компаньоны, которые как раз и функционируют для того, чтобы поддерживать существование ситовидных трубок.

Интересно, что у тех растений, у которых формируется вторичное утолщение, эти два вида ткани разделены между собой незначительным слоем другой ткани – камбия – из которой создается новая такая сосудистого типа.

Основным элементом проводящей системы является именно проводящий пучок из двух видов ткани, к которым в некоторых случай присоединяется еще и камбий.

В отдельных случаях можно встретить и неполный проводящий пучок, в создании которого участвует только какой-то один вид ткани – или ксилема, или флоэма, а иногда в тканях подобного рода создаются и паренхимные клетки.

Сам проводящий пучок формируется из прокамбия, т.е. первичных проводящих тканей – протофлоэмы, из которой позже развиваются протоксилемы, сменяющиеся со временем максилемой и металоэмой.

В зависимости от расположения двух тканей – ксилемы и флоэмы – и от наличия камбия принято выделять такие виды проводящих пучков:

• коллатеральные, т.е. пучки, где флоэма сформирована снаружи по отношению к ксилеме,
• открытые (при наличии камбия),
• закрытые (без камбия), в большей степени характерные для однодольных растений
• биколлатеральные, т.е. пучки, где флоэма тесно прилегает к ксилеме с двух сторон (изнутри и снаружи), при этом камбий находится между ними, и такой пучок является открытым.
• Радиальные, т.е. пучки, в большей части характерный для корней, где первичные ксилема и флоэма перемежаются с радиальными тяжами равными частями.

Признаки и характеристика

Исследователями принято определять сосудистые растения в зависимости от нескольких основных морфологические характеристик:

• Наличие сосудистых тканей, которые создают возможность распределять ресурсы и обеспечивают эволюционное развитие растения.

Процесс эволюции подобной ткани позволил сосудистым растениям достигать более значительных размеров, нежели другие виды растений, которые отличаются отсутствием специализированных проводящих моментов – и они ограничены более скромными размерами.

Два типа тканей, которые составляют сосудистые ткани тесно связаны между собой и их комбинация (одна ксилема и одна нить флоэмы) и формируют так называемый сосудистый пучок.

• Практически постоянное нахождение сосудистых растений в основной фазе генерации – а именно в состоянии спорофита, т.е. клетки с несколькими наборами хромосом, благодаря которой и производятся споры.

У всех других, несосудистых, растений главной и основной фазой развития является гаметофит, производящий гаметы, т.е. клетка, снабженные только одним набором хромосом.

При этом транспорт жидкости в клетках этих растений проходит или в ксилеме, которая несет водные и другие растворы вверх по растению по направлению к листьям, либо во флоэме, которая переносит органические соединения в противоположном направлении.

• Наличие полноценной корневой системы, листьев и стеблей – даже при условии, что некоторые группы этих растений вторично лишились этих признаков – полностью или частично.

Жидкость и питательные соединения неорганического типа извлекаются из почвы благодаря корневой системе растения и далее поставляется в ткани организма при помощи ксилемы. А вот те элементы органических веществ, которые производятся благодаря жизнедеятельности растения (к примеру, та же сахароза, появляющаяся в процессе фотосинтеза в листьях) распределяются благодаря флоэме – и она действует как раз в обратном направлении.

Значение сосудистых растений

К сосудистым растениям относятся огромное количество организмов: как высшие споровые растения (папоротник и плаун), а так и все семенные, и каждая из групп этого отдела обладает своими особенностями, что связана с диплоидной или гаплоидной фазой онтогенеза. Данные отдел является весь распространенной – и ее значение в природе и жизни человека сложно недооценить.

В соответствии с этим сосудистые растения принято разделять на группы:

• Птеридофиты, т.е. те, размножение которых происходит за счет спор,
• Сперматофиты,
• Голосеменные, у которых отсутствуют плоды, и цветы которых являются однополыми,
• Покрытосеменные, у которых цветы являются гермафродитами, и почти всегда защищены семенами,
• Монодольные, т.е. те, которые имеют один зародышевый лист,
• Декотиледоны, т.е. те, которые обладают двумя семядолями – деревья и кустарники,

Все многообразие сосудистых растение отличается огромным значением для деятельности и существования человечества. Большинство из них известны наличием съедобных плодов, некоторые обладают декоративным значением – их обычно используют для декора, из других же производят лекарственные средства. Словом, без сосудистых видов растений люди ощущали бы непреодолимые проблемы с прогрессом и развитием цивилизации.

Представители сосудистых растений

Сосудистые растения в науке принято разделять на несколько видов:

• Низшие сосудистые растения, т.е. несеменные, получившие название криптогамы,
• Высшие сосудистые растения, т.е. те, которые размножаются при помощи семян, получившие название фанерогамы,

Так, в группы низших растений включаются папоротники, псилофиты, плауновидные и хвощи, причем последние три группы принято называть птеродофитаами – это связано с тем, что подобные растения размножаются свободными спорангиями, т.е. расщепляющимися спорами.

Папоротник – низшее сосудистое растение

Хотя такие сосудистые растения вполне адаптированы к жизни на суше, они напоминают другой вид – моховидные – в том, что в качестве атавизма, напоминающего о водном периоде жизни, их мужские гаметы нуждаются в жидкой среде для процесса оплодотворения.

Видов сосудистых растений настолько много, что проще говорить не о видах, а о типах растений, которые можно встретить на всей поверхности планеты:

• Дерево, или растений со сформированным деревянистым стеблем, ветвящимся на определенном уровне (приблизительно около 5 м).

Крона такого растения может быть любого типа – от пирамидального до округлого, и обычно состоит из ветвей, снабженных тоже самыми разнообразными видами листвы – от вечнозеленой до листопадных.

На деревьях можно встретить самые разнообразные цветы разных размеров и сортов, причем многие из деревьев отличаются съедобными плодами (яблоко, груша).

• Куст, который является древесным растением, высотой не превышающие пять метров с низкорослыми ветвями и довольно густой кроной.

Листва кустарников обычно вечнозеленая или листопадная, а вот формы и цвета листьев варьируются в значительной степени в зависимости от вида. Обычно кустарники характеризуются наличием цветов, выполняющих в большей степени декоративную ценность. Именно по этой причине кустарники выращиваются на территориях садов и террас (азалия, например).

• Кактус, являющийся куккулентом: обычно колючее растения со стеблями различной формы – от шаровидной до столбчатой или кустарниковой, с незначительными цветами самого разного окраса.

Кактус может вырасти до 20 метров, а может быть около 3 см – и обычно его выращивают исключительно с декоративной целью в садах и на балконах.

Исчезающие сосудистые растения

Растения в своей большей части характеризуются возможность формировать органическую материю – и не удивительно, что они занимают важнейшее место среди других компонентов окружающего пространства.

Растительные ресурсы и их возможности колоссальны – они способны обеспечить существование огромного количества живых организмов на планете – людей, животных – конечно, в том случае, если эти ресурсы применять с умом и не забывать о мерах, необходимых для их защиты и воспроизводства.

Но в последнее время под воздействием самых разнообразных факторов (и, прежде всего, решающую роль здесь сыграли, конечно, антропогенные), многие из распространенных ранее видов растений просто исчезают и гибнут.

Именно поэтому последнее время вопрос сохранения разнообразия жизни на планете, стал достаточно остро и превратился в актуальную проблему для многих государств мира. Так, в прошлом веке МСОП (т.е. Международный Союз Охраны) выдвинул предложение многим государствам принять активное участие в процессе создания списков видов живой природы (и растений в том числе), которые относятся к исчезающим. Именно таким образом появились Красные Книги.

В Красных Книгах все редкие представители флоры и фауны на планете выделены в несколько групп:

• Редкие и исчезающие виды животных и растений.
• Растения и животные, которые нуждаются в особых мерах по охране.

Среда обитания сосудистых растений

Биологической средой обитания организма принято называть наземно-воздушную среду, которая формируется на поверхности планеты и в начальных, нижних, слоях воздуха, т.е. в атмосфере: именно здесь обитает большая часть живых организмов – растений, животных, грибов и простейших.

Средой обитания организма обычно называют экологическую нишу, т.е. территорию, где обитают отдельные виды растений и животных; как правило это относится к зоне, где обитает конкретный организм, и где он находит себе питание, защиту и возможность для размножения. Проще говоря, это природная, или физическая среда, которая поддерживает популяцию вида.

Модификация всех систем организма сосудистых растений (корни, стебли, листва) дают возможность их видам без проблем выживать в самых различных окружающих условиях – и такие условия весьма многообразны, вплоть до самых экстремальных. И именно способность сосудистых организмов нормально существовать в самых различных средах можно считать основным фактором, обеспечивающим момент доминации этой группы.

Размножение сосудистых растений

Любой живой организм от момента зарождения до момента гибели в обязательном порядке проходит через определенную цепь последовательностей генетически запрограммированных событий, касающихся формирования и развития организма, которые и составляют цикл жизни.

Так, все сосудистые растения характеризуются совершенно одинаковым жизненным циклом размножения, или воспроизведения, который отличается чередованием двух фаз:

• Гаплофаза, или гаплоидная,
• Диплофаза, или диплоидная

Переход между дипло- и гаплофазами обычно происходит благодаря мейозу гаплоидных спор, а в обратном порядке это происходит в сопровождении слияния гамет посредством формирования диплоидной зиготы.

Жизненный цикл растения начинается с момента формирования споры, из которой формируется гаплоидный гаметофит, который продуцирует половые клетки – т.е. происходит половое размножение. И из сформированной зиготы развивается диплоидный спорофит, не имеющий половых органов и продуцирующий споры.

У большинства сосудистых именно спорофит является доминирующим в их жизненном развитии: эта клетка сложнее и крупнее гаметофита. Именно спорофиты и представляют привычные нам растения – кустарники, деревья, цветы. Но нужно учитывать, что и гаметофиты являются свободноживущими организмами.