Покрытосеменные растения

Название|Яблоня домашняя (Malus domestica) Класс|Покрытосеменные, двудольные Среда|Сады умеренного климата Факты|Цветок → опыление → двойное оплодотворение → плод-яблоко с семенами; один плод содержит 5–10 семян, каждое из которых может дать новое дерево

Определение. Покрытосеменные

Покрытосеменные (отдел Angiospermae, или Magnoliophyta) — самый богатый видами отдел царства Растений: около 280 000 видов. Отличительный признак: семяпочки заключены в завязь пестика, а после оплодотворения завязь развивается в плод, внутри которого находятся семена.

Название происходит от греч. angeion — сосуд, sperma — семя: семена «упакованы» в сосуд (плод).

Отдел|Покрытосеменные (Angiospermae) Класс 1|Двудольные (~75% видов): 2 семядоли, сетчатое жилкование, стержневой корень, кратное 5 или 4 число частей цветка Класс 2|Однодольные (~25% видов): 1 семядоля, параллельное жилкование, мочковатый корень, кратное 3 число частей цветка Примеры двудольных|Яблоня, роза, дуб, подсолнечник, картофель, фасоль Примеры однодольных|Пшеница, рожь, кукуруза, лук, тюльпан, ирис

Строение цветка

Цветок — орган полового размножения покрытосеменных. Типичный цветок содержит:

• Чашелистики (чашечка) — зелёные, защищают бутон до раскрытия.
• Лепестки (венчик) — окрашены, привлекают опылителей.
• Тычинки — мужские органы: тычиночная нить + пыльник с пыльцой.
• Пестик — женский орган: рыльце + столбик + завязь. В завязи — семяпочки с яйцеклетками.

Термин|Пестик Части|Рыльце (улавливает пыльцу) + столбик + завязь (содержит семяпочки) Роль|Женский орган цветка; завязь после оплодотворения превращается в плод Аналогия|Если цветок — «завод» по производству семян, то пестик — «цех сборки», где собирается готовый «продукт»

Двойное оплодотворение

Главная особенность покрытосеменных — двойное оплодотворение, открытое русским ботаником С. Г. Навашиным в 1898 году.

Процесс|Двойное оплодотворение у покрытосеменных Шаг 1|Пыльца попадает на рыльце пестика (опыление) и прорастает — образует пыльцевую трубку Шаг 2|Пыльцевая трубка прорастает через столбик в завязь к семяпочке Шаг 3|Первый спермий сливается с яйцеклеткой → зигота → зародыш семени (2n) Шаг 4|Второй спермий сливается с центральной клеткой семяпочки → эндосперм (3n) — запас питательных веществ для зародыша Итог|Два оплодотворения одновременно: зародыш + запас питания

💡 Двойное оплодотворение — уникальная черта покрытосеменных. Ни у мхов, ни у папоротников, ни у хвойных такого нет. Эндосперм с тройным набором хромосом питает зародыш — именно из него состоит мучнистая часть зерна пшеницы или риса.

Плод и семя

После оплодотворения завязь разрастается в плод. Стенка завязи (оплодень, перикарп) может стать:

• Мясистой и сочной (яблоко, вишня, персик) — привлекает животных.
• Сухой и твёрдой (орех, желудь, зерновка) — защищает семя.
• Лёгкой и крылатой (крылатка клёна) — разносится ветром.

Явление|Разнообразие плодов как способ распространения семян Пример 1|Репей (лопух) — крючки на плодах цепляются за шерсть и одежду (зоохория) Пример 2|Клён — крылатки планируют на сотни метров от дерева (анемохория) Пример 3|Вишня — сочный плод поедается птицами, косточка проходит кишечник и прорастает (эндозоохория) Пример 4|Кокос — плод плавает в воде и переносится морскими течениями (гидрохория) Вывод|Разнообразие плодов — приспособление к разным способам распространения семян

Опыление

Опыление — перенос пыльцы с тычинки на рыльце пестика.

• Самоопыление — пыльца переносится на рыльце того же цветка (горох, пшеница). Надёжно, но ограничивает генетическое разнообразие.
• Перекрёстное опыление — пыльца переносится с одного цветка на другой. Агенты: ветер (ива, берёза, злаки), насекомые (пчёлы, бабочки — большинство цветковых), птицы, летучие мыши.

Препарат|Пыльца различных растений (смешанный препарат) Что видно|Разнообразные формы: шаровидные (мак), трёхбороздные (берёза), с шипиками (подсолнечник); у каждого вида — характерная форма Увеличение|×400 Вывод|Форма пыльцы — видовой признак; по пыльце определяют растения в ископаемых отложениях (палинология)

Значение покрытосеменных

Покрытосеменные — основа питания человечества: пшеница, рис, кукуруза, картофель, бобовые. Они дают древесину (дуб, берёза), лекарственные вещества (аспирин из коры ивы, морфин из мака), волокна (хлопок, лён), красители.

Ошибка|Путать «плод» и «овощ» / «фрукт» Правда|«Плод» — строгий биологический термин: разросшаяся завязь с семенами. Огурец, помидор, баклажан, тыква — это плоды, хотя в быту мы называем их «овощами». «Овощ» — кулинарное понятие, не биологическое.

Эволюционный успех покрытосеменных

Покрытосеменные появились около 130–140 млн лет назад (меловой период) и за относительно короткое время вытеснили голосеменных с господствующих позиций. Причина — три взаимосвязанных преимущества.

Цветок обеспечил точное опыление с помощью насекомых, птиц и летучих мышей. Специализированное опыление значительно эффективнее случайного ветроопыления: процент попадания пыльцы к нужному виду резко вырос.

Плод защищает семена и помогает их распространению. Животные, поедая плоды, переносят семена на большие расстояния — это позволяет покрытосеменным быстро заселять новые территории.

Двойное оплодотворение даёт питательный эндосперм (3n) — богатый крахмалом и белками запас. Зародыш обеспечен едой с первых дней развития. Для сравнения: у голосеменных эндосперм гаплоидный и значительно беднее.

title: Почему покрытосеменные вытеснили голосеменные chain:

• cause: Коэволюция с насекомыми-опылителями — цветки стали специализированными «ловушками» для конкретных видов effect: Эффективность опыления возросла; даже редкие виды могут опылиться
• cause: Разнообразие плодов привлекает широкий круг распространителей семян effect: Покрытосеменные быстро заселяют новые экологические ниши после нарушений outcome: К настоящему времени покрытосеменные насчитывают ~280 000 видов против ~800 видов хвойных

Важно! Отличия от голосеменных

⚠️ У покрытосеменных: есть цветок → есть плод → семена внутри плода (защищены). У голосеменных: нет цветка, нет плода, семена голые на чешуях шишки.

⚠️ Двойное оплодотворение — признак только покрытосеменных. Это ключевое отличие.