в чем проявляется различие между низшими и высшими растениями
В чём отличие низших растений от высших
Содержание статьи
Низшие растения
Сегодня определение низших растений гораздо более точное: это те растения, которые не имеют дифференцированной структуры своего тела, то есть не расчленены на несколько частей. Это второе главное их отличие от высшего подцарства. Все виды водорослей однородны: у них не выделяются листья, побеги, корни, цветы. Они состоят из одинакового во всех частях тела.
Низшие растения бывают одноклеточными и многоклеточными, причем их размеры могут варьироваться от невидимых невооруженным глазом до гигантских, в несколько десятков метров в длину. Низшие растения – более древние по сравнению со своими более развитыми родственниками: самые старые останки этих организмов имеют возраст около трех миллиардов лет.
Высшие растения
Высшие растения растут преимущественно на суше, хотя есть и немногочисленные исключения. Они имеют сложную структуру тканей, позволяющую им вести более насыщенную жизнь: у них развиты механическая, покровная, проводящая ткани. Это объясняется проживанием растений на суше: воздух, в отличие от воды, менее комфортная среда обитания – нужно защищать себя от высыхания, обеспечивать теплообмен, прочно закрепиться в одном месте.
Участки тела этих организмов выполняют различные функции и имеют разное строение: корень закрепляется в земле и обеспечивает водное и минеральное питание, стебли транспортируют полученные в почве вещества по всему телу растения, а листья занимаются фотосинтезом, превращая неорганические соединения в органические. Тонкая покровная ткань защищает тело, за счет чего высшие растения считаются более устойчивыми к условиям окружающей среды. Это свойство обеспечивается также толстыми клеточными стенками с лигнином – они защищают стебли от механических повреждений.
У высших растений, в отличие от низших, имеются многоклеточные органы размножения, которые к тому же лучше защищены плотными стенками. К этому подцарству относятся мохообразные (все виды мхов) и сосудистые, которые разделяются на споровые и семенные.
Общая характеристика растений. Низшие и высшие растения
Урок 3. Биология. Сложные вопросы. Ботаника
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока «Общая характеристика растений. Низшие и высшие растения»
Растения – это многоклеточные фотосинтезирующие эукариотические организмы.
К растениям относятся мхи, папоротники, хвощи, плауны, голосеменные и покрытосеменные растения. Нередко к растениям относят также водоросли.
По данным Международного союза охраны природы, было описано около 320 тысяч видов растений, из них около 280 тысяч видов покрытосеменных. Однако это число увеличивается, так как постоянно открываются новые виды. Разные растения характерны для лугов, лесов, безводных пустынь и топких болот.
Растения являются объектом исследования науки ботаники. Ботаника – это комплексная наука, включающая несколько разделов:
· Анатомия растений изучает их внешнее и внутреннее строение.
· Физиология растений изучает процессы их жизнедеятельности.
· Систематика растений – классификацию.
· Геоботаника – распространение растений по материкам и континентам.
· Экология растений – их связь друг с другом и окружающей природой.
Несмотря на огромное разнообразие растений, для них характерны общие признаки. Рассмотрим их.
· Клетки растений имеют плотные клеточные стенки, содержащие целлюлозу.
· В клетках находятся зелёные пластиды – хлоропласты, содержащие зелёный пигмент хлорофилл. Благодаря им большинство растений имеет зелёный цвет. Но есть и исключения. Заразиха (или петров крест) имеет светло-бурую или желтоватую окраску.
· Растения ведут прикреплённый образ жизни.
· Запасное питательное вещество в клетках – крахмал.
· Растут в течение всей жизни.
Все растения в зависимости от строения делят на две большие группы – низшие растения и высшие растения. Рассмотрим эти группы.
К низшим растениям относятся водоросли. Тело наиболее примитивных водорослей может состоять из одной клетки, например, хлорелла и хламидомонада. К многоклеточным водорослям относятся, например, ульва и анфельция.
Низшие растения не имеют настоящих корней, стеблей и листьев. Их тело называется «слоевище» или «таллом». Органы размножения низших растений устроены просто, и чаще всего они одноклеточные.
В ходе эволюции низшие растения появились раньше высших. Однако в настоящее время они широко распространены по всему земному шару. Для низших растений характерна огромная биомасса и высокая способность к размножению. В водных сообществах они являются первым звеном цепей питания (их основой). Поэтому они очень важны для нормального течения энергетических процессов в живой природе.
К высшим растениям относятся мхи, хвощи, плауны, папоротники, голосеменные и покрытосеменные растения.
Среди высших растений выделяют две большие группы: споровые и семенные растения. К споровым растениям относятся мхи, хвощи, плауны и папоротники. Они размножаются с помощью спор. К семенным растениям относятся голосеменные и покрытосеменные (или цветковые) растения. Они размножаются с помощью семян.
Семена голосеменных растений лежат открыто на чешуевидных листьях, образующих шишку. Эти растения не образуют цветков и плодов.
Покрытосеменные – наиболее высокоорганизованные растения. Их главная особенность – наличие органа полового размножения (цветка).
Высшие растения имеют чётко дифференцированные ткани, которые выполняют специализированные функции. Это является важной отличительной особенностью высших растений. В теле растений выделяют образовательные, основные, проводящие, механические и покровные ткани.
У высших растений из тканей образуются органы – корень, стебель и листья. Исключение составляют мхи. Они имеют стебель и листья, но не имеют корней. В почве они закрепляются с помощью ризоидов.
Выделяют две группы органов. Вегетативные органы (корень, стебель, лист) участвуют в процессах жизнедеятельности и в бесполом размножении. Генеративные органы (или репродуктивные) – цветок и плод с семенами – обеспечивают половое размножение.
Высшие растения имеют многоклеточные органы полового и бесполого размножения. Органы полового размножения – гаметангии. В них образуются половые клетки – гаметы. Это отличает половые органы высших растений от низших растений, у которых все клетки способны преобразовываться в гаметы.
Мужские гаметангии называются «антеридии», женские – «архегонии». Они защищены оболочкой, образованной бесплодными клетками. В антеридиях образуется большое количество мелких мужских гамет (сперматозоидов), которые имеют жгутик и способны передвигаться. Неподвижные мужские гаметы называют спермиями. В архегониях развивается одна яйцеклетка. В отличие от сперматозоидов, яйцеклетки неподвижны, имеют более крупные размеры и обладают значительным запасом питательных веществ.
Рассмотрим жизненный цикл высших растений на примере папоротниковидных. В жизненном цикле существует две фазы: гаметофит и спорофит. Они закономерно сменяют друг друга. Гаметофит – гаплоидная многоклеточная фаза в жизненном цикле. Гаметофит развивается из спор и образует половые клетки (гаметы), осуществляет половое размножение. Гаплоидные гаметы сливаются и образуют диплоидную зиготу. Она даёт начало зародышу. Необходимо сказать, что у низших растений образовавшиеся в результате деления зиготы клетки сразу же используются для построения слоевища и в последующем мало изменяются.
У высших растений гаметы всегда образуются в результате митоза. Это принципиально отличает их от половых клеток животных, которые образуются в результате мейоза. Фазу гаметофита ещё называют гаметофазой или гаплофазой. Гаметофит бывает однодомным или двудомным. На однодомном гаметофите происходит одновременное развитие яйцеклетки и сперматозоидов. У двудомных растений гаметофиты формируют либо только мужские органы, либо только женские.
В ходе эволюции растений происходит постепенная редукция гаметофита. Чем выше уровень организации гаметофита, тем лучше развиты органы полового размножения (гаметангии). У мхов они многочисленны, у папоротниковидных их меньше, у голосеменных они подвергаются редукции, у всех цветковых вовсе не образуются.
Вернёмся к жизненному циклу папоротниковидных. Из зиготы развивается спорофит. Это диплоидная многоклеточная фаза в жизненном цикле растений. Так как спорофит образован диплоидными клетками, то его другое название – диплофаза. Спорофит не образует гаметы, на нём формируются споры. Он образован диплоидными клетками, но его споры гаплоидные, так как образуются в процессе мейоза. Споры растений, грибов, некоторых других организмов развиваются в особых многоклеточных органах бесполого размножения – спорангиях.
Количество образовавшихся при этом спор зависит от того, какое это растение – равноспоровое или разноспоровое. У равноспоровых в результате мейоза возникают четыре споры (тетрада). Они имеют одинаковое строение и размеры. В зависимости от внешних условий из неотличимых с виду спор развиваются гаметофиты, на которых формируются как мужские, так и женские половые органы. У разноспоровых растений образуется два вида спор: женские мегаспоры и мужские микроспоры. При мейозе образуется только одна мегаспора, три меньшие клетки погибают. По традиции мегаспоры называют женскими спорами, но употребление этого термина в прямом смысле некорректно, так как спорофит представляет собой бесполое поколение. Следовательно, отдельные особи изначально нельзя делить на мужские и женские.
На формирующихся далее гаметофитах образуются только женские половые органы (архегонии). Также в результате мейоза образуются четыре микроспоры, имеющие более мелкие размеры, чем макроспоры. Микроспоры традиционно считают мужскими спорами, так как на развивающихся из них гаметофитах формируются только мужские половые органы (антеридии).
Вы уже знаете, что гаметофит равноспоровых растений (плаунов, хвощей и части папоротников) хорошо развит. Он способен к фотосинтезу и обеспечивает половые органы органическими веществами. В дальнейшем у разноспоровых растений, к которым относятся голосеменные и покрытосеменные, происходит редукция гаметофита. Часто он не выходит за пределы споры и не осуществляет фотосинтез. Органические вещества, которые необходимы для его развития, изначально запасаются в споре.
В зависимости от преобладания гаплоидной или диплоидной фазы высшие растения делят на две группы. Первая – растения, у которых преобладает гаметофит, а спорофит развит слабо (моховидные). Плауновидные, хвощевидные, папоротниковидные, голосеменные и покрытосеменные относятся ко второй группе.
У этих растений преобладает спорофит, гаметофит при этом в большей или меньшей степени редуцируется.
Значение растений в природе велико. Они обогащают воздух кислородом и поглощают углекислый газ. Растения служат пищей растительноядным животным, которыми в свою очередь питаются хищники.
Люди тоже питаются растениями и продуктами их переработки. Используют растения как сырьё для различных отраслей промышленности, для приготовления лекарств, как строительный материал и топливо. Горох, фасоль выращивают для получения семян. Яблони, груши, вишни, томаты дают сочные плоды. Морковь, свёклу, петрушку выращивают ради корней. Розы, астры, жасмин, сирень разводят ради красивых цветков. Из плодов пшеницы готовят хлеб, макароны и кондитерские изделия.
Отличия высших растений от низших
Ответ или решение 2
Растения с момента их выхода на сушу эволюционировали, и их тело разделилось на сегменты, каждый из которых имеет свою функцию. А водоросли не обладают подобным делением, и тело их целиком состоит из одного типа тканей. Именно поэтому они считаются низшими растениями.
Устаревшая классификация низших растений
До середины 20 века в категорию низших растений, помимо водорослей, входили такие организмы, как:
Отличие низших растений от высших
В современном мире учеными термин «низшие растения» употребляется редко и только по отношению к водорослям, как уже упоминалось выше. Поскольку эти организмы обитают в воде, все их тело (таллом) состоит из одного типа тканей, которые выполняют все функции, такие как:
Плотность воды позволяет им держаться на поверхности или же крепиться ко дну, но не терять форму.
С выходом на поверхность условия среды заставили растения пойти иным эволюционным путем. Например, на суше вода и полезные вещества сосредоточены в грунте, к которому крепятся растения, однако туда не просачиваются лучи солнца. Поэтому у высших растений корни специализировались на поглощении воды и минералов, а листья, наоборот, занимаются фотосинтезом. Чтобы противостоять ветру, стебель приобрел твердость, и у многих растений сформировались сосуды, чтобы соединять корни с листьями.
К высшим растениям в настоящее время относятся:
Из перечисленных типов мхи являются самыми примитивными и находятся ближе всего к водорослям. Их тело не разделено на большое количество отделов, поэтому их часто называют низшими споровыми растениями.
Все растения нашей планеты подразделяются на две группы: низшие и высшие.
Низшие растения не имеют настоящих тканей и органов и могут быть как одноклеточными так и многоклеточными. Их тело называется слоевище. К низшим растениям относят водоросли.
Высшие растения имеют ткани (образовательную, проводящую, покровную, основную, механическую) и органы (побег и корень). К ним относят мхи, плауны, хвощи, папоротники — высшие споровые растения; и голосеменные, покрытосеменные — высшие семенные растения.
Особенности высших растений в сравнении с низшими.
У высших растений имеется сложная система покровных тканей ( э п и- д е р м а, п е р и д е р м а, корка), появляется сложный устьичный аппарат. В условиях наземно-воздушной жизни у высших растений появляются мощно развитые механические ткани.
Далее у высших растений произошло усиление механической прочности путем утолщения клеточной стенки и пропитывания ее лигнином, придающим жесткость ее целлюлозному остову.
Параллельно шла эволюция и органов полового (антеридии и архегонии) и бесполого (спорангии) размножения. Из одноклеточных, характерных для подавляющего большинства водорослей, эти органы становятся многоклеточными, и стенки их надежно защищают развивающиеся гаметы и споры от высыхания.
Половые органы высших растений – многоклеточные а н т е р и д и и (мужские) и а р х е г о н и и (женские) – взяли начало, вероятно, от многоклеточных г а м е т а н г и е в водорослей типа диктиоты и эктокорпуса (из бурых водорослей).
Гаплоидное поколение называется гаметофитом, поскольку оно способно к половому размножению и образует гаметы. Гаметы формируются в антеридиях и архегониях. В результате оплодотворения образуется зигота, из которой вырастает диплоидный спорофит. Он способен к бесполому размножению с образованием гаплоидных спор. Последние дают начало гаметофитному поколению. Одно из этих двух поколений всегда преобладает над другим, и на его долю приходится большая часть жизненного цикла высших растений.
Развитие жизненного цикла моховидных по пути возрастания самостоятельности гаметофита и морфологического упрощения (с потерей самостоятельности) спорофита привело к эволюционному тупику.
У голо- и покрытосеменных растений гаметофит полностью утратил способность к самостоятельному образу жизни, и все его развитие протекает на спорофите внутри макроспорангия (или семязачатка).
Мужской гаметофит семенных растений развивается из микроспоры и представляет собой пыльцевое зерно (пыльцу), прорастающее в пыльцевую трубку с образованием двух спермиев. При этом впервые в эволюции растений процесс оплодотворения становится независимым от наличия капельно-жидкой среды: спермин доставляются к яйцеклеткам пыльцевой трубкой, что является важнейшим приспособлением к наземному образу жизни.
3 Отличия между споровыми и семенными растениями.
Растения делят на две группы: споровые и семенные. У споровых растений спорогенез и гаметогенез разобщены во времени и пространстве: спорофиты и гаметофиты являются отдельными физиологически самостоятельными организмами. Единицей размножения являются споры. У семенных растений гаметофиты сильно редуцированы и не являются физиологически самостоятельными организмами. Единицей размножения является семя.
Высшие растения – это жители наземно-воздушной среды, которая коренным образом отличается от водной среды.
Споровые растения являются первопоселенцами суши, которые дали начало в процессе эволюции семенным растениям. Включают следующие ныне существующие отделы: моховидные (Bryophyta), плауновидные (Lycopodiophyta), псилотовидные (Psilotophyta), хвощевидные (Equisetophyta), папоротниковидные (Polypodiophyta).
Споровые растения появились в конце силурийского периода, более 400 млн. лет тому назад. Первые представители споровых были небольших размеров и имели простое строение, но уже у примитивных растений наблюдалась дифференциация на элементарные органы.
Усовершенствованию органов соответствовало усложнение внутреннего строения и онтогенеза. В жизненном цикле происходит чередование полового и бесполого способов размножения и связанное с этим чередование поколений. Бесполое поколение представлено диплоидным спорофитом, половое – гаплоидным гаметофитом.
На спорофите образуются спорангии, внутри которых в результате мейотического деления образуются гаплоидные споры. Это мелкие, одноклеточные образования, лишенные жгутиков. Растения, у которых все споры одинаковые, называются равноспоровыми. У более высокоорганизованных групп споры двух типов: микроспоры (формируются в микроспорангиях), мегаспоры (формируются в мегаспорангиях). Это разноспоровые растения. При прорастании споры образуется гаметофит.
Полный жизненный цикл (от зиготы до зиготы) состоит из гаметофита (период от споры до зиготы) и спорофита (период от зиготы до образования спор). У плаунов, хвощей и папоротников эти фазы представляют собой как бы отдельные физиологически самостоятельные организмы. У мхов гаметофит является самостоятельной фазой жизненного цикла, а спорофит сведен до его своеобразного органа – спорогона (спорофит живет на гаметофите).
Основная литература:
Дополнительная литература:
4 Тусупбекова Г.Т. Основы естествознания. Ч. 1. Ботаника. – Астана: Фолиант, 2013. – 321 с.
Контрольные вопросы:
1 С чем связано развитие проводящих систем у высших растений?
2 В чем заключаются отличие между высшими и низшими растениями?
3 Почему высшие растения названы сосудистыми?
4 Какая группа сосудистых растений является господствующей в настоящее время на земле?
5 Какие существуют теории эволюции покрытосеменных растений?
6 Какие приспособления появляются у высших растений при выходе на сушу?
Низшие растения
К низшим растениям относятся наиболее просто устроенные представители растительного мира. Само название «низшие» указывает на древность этой группы и на простоту их морфологической организации. Вегетативное тело низших растений не имеет расчленения на органы (стебель, лист) и представлено талломом или слоевищем. В этой связи низшие растения называют талломными (Thallobionta или чаще Thallophyta) в противоположность высшим листостебельным растениям, или кормофитным (Embryobionta, или чаще Cormophyta). Для низших растений характерно отсутствие сложной внутренней дифференцировки, у них нет анатомо-физиологической системы тканей, как у высших растений. Наконец, органы полового размножения низших, как правило, одноклеточные (за исключением харовых и некоторых бурых водорослей), тогда как большинство высших растений имеют преимущественно многоклеточные архегонии и антеридии.
По широкому распространению в природе и по численности низшие растения превосходят высшие. По мере изучения низших растений расширяются рамки их использования и повышается значение их в жизни человека.
Основные органы высшего растения.Вообще под органом (греч. organon — орудие, инструмент) понимают часть организма, имеющую определенное строение и выполняющую определенные функции. Современные растения, особенно покрытосеменные, поражают необыкновенным разнообразием форм. Однако самые разнообразные органы — стебли и листья деревьев и трав, клубни, колючки, чешуйки и луковицы — можно рассматривать как видоизменения основных органов.
Идею существования основных органов растений и их видоизменений впервые в конце XVIII в. отчетливо сформулировал великий поэт и философ, один из основателей научной морфологии растений И.В. Гёте. В XIX в. ботаники пришли к убеждению, что основными вегетативными органами следует считать стебель, лист и корень («железная триада» органов). После утверждения в биологии эволюционной теории Ч. Дарвина (1859) ботаники пытались решить вопрос об эволюционном происхождении этих органов. Однако единого мнения не было: одни считали, что первичным был стебель, а остальные органы произошли от него; другие полагали, что первичным был лист. Только в XX в. на основании новых фактов, в частности после изучения риниофитов и других ископаемых групп, стало ясно, что корень, стебель и лист не были первичными: все они параллельно возникли из осевых дихотомически разветвленных недифференцированных теломов.
Основными вегетативными органами целесообразно считать только два — побег и корень. Они соответствуют основной первоначальной дифференциации тела наземных растений, осваивавших две смежные среды — почвенную и воздушную. Побег (а не стебель и лист по отдельности) считают основным органом, потому что, во-первых, все элементы побега возникают онтогенетически из единого массива меристемы и друг без друга существовать не могут, и, во-вторых, стебель, листья и почки имеют общее эволюционное происхождение от системы теломов. Однако это не препятствует представлению о расчленении взрослого побега на ось (стебель) и листья, различающиеся по структуре и функциям и понимаемые как органы побега, т.е. как бы органы второго порядка. Таким образом, расчленение тела высшего растения можно представить так:
 |
Полярность.Полярностью называют различие между противоположными точками (полюсами) организма, органа или отдельной клетки. Такое различие проявляется не только во внешнем строении, но и в физиологических функциях, например в образовании, передвижении и накоплении различных веществ. Морфологическая (структурная) и физиологическая полярности теснейшим образом связаны между собой и друг друга обусловливают. В зависимости от эволюционного уровня развития того или иного организма полярность может проявляться в более простой или в очень сложной форме.
Хламидомонада в связи с ее подвижностью обладает передним и задним полюсами. У прикрепленных водорослей полярность носит характер очень типичный для растений вообще — различие между основанием и верхушкой (апикальным и базальным полюсами).
Наибольшей сложности полярность достигает у высших растений, приспособленных к жизни в воздушно-почвенной среде. Она проявляется в расчленении тела на побеги и корни, в различии морфологии и физиологии между основанием и верхушкой отдельного органа, в способности к восстановлению утраченных частей (регенерации) и т.д.
Симметрия. Если полярность проявляется в основном вдоль оси организма или отдельного органа, то симметрия проявляется в расположении боковых (по отношению к оси) частей.
Под симметрией понимают такое расположение частей предмета в пространстве, при котором плоскость симметрии рассекает предмет на две зеркально подобные половины. У растений симметрия проявляется как во внутреннем, так и во внешнем строении органов, в расположении боковых органов по отношению к оси материнского органа. Например, листья располагаются симметрично относительно стебля, а боковые корни — относительно того корня, на котором они возникли. Однако явление симметрии можно понимать и более широко, включая повторяемость структур вдоль органа. Так, вдоль побега повторяются метамеры — междоузлия и узлы с отходящими от них листьями. Метамерию можно считать проявлением продольной симметрии побега.
В зависимости от того, сколько плоскостей симметрии можно провести через растение или его часть, различают типы симметрии.
Осевые органы (стебли, корни), имеющие форму цилиндра, обладают радиальной симметрией, так как через ось органа можно провести три или более плоскостей симметрии. Цветки, обладающие радиальной симметрией, называют актиноморфными.
При билатеральной (лат. bi — дву и latus — сторона) симметрии через растение или его часть можно провести только две взаимно перпендикулярные плоскости симметрии. Примером могут служить плоские побеги некоторых кактусов (опунции и др.). Билатеральной симметрией обладают также лентовидные слоевища диктиоты и зародыши двудольных растений.
Органы, растущие горизонтально, т.е. обладающие плагиотропным (греч. plagio — наклонный, косой и tropos — направление) ростом (например, боковые ветви деревьев, стелющиеся побеги трав), также моносимметричны. В отличие от них вертикально растущие ортотропные (греч. ortos — прямой) побеги чаще всего обладают радиальной симметрией.
Асимметричны, т.е. лишены всяких плоскостей симметрии, некоторые листья, например вяза, бегоний.
Общие закономерности прогрессивного усложнения растений изложены очень кратко. В последующих главах они будут раскрыты при описании клетки, тканей, органов и целостных растительных организмов, т.е. на разных уровнях организации.