Систематические группы растений: от водорослей до покрытосеменных

Рассмотри гербарий: между стеклом — мягкий зелёный коврик мха, жёсткий лист папоротника с бурыми точками снизу и еловая шишка. Всё это растения, но устроены они по-разному. Ботаники выстраивают растения в ряд по усложнению строения: чем дальше по этому ряду, тем лучше группа приспособлена к жизни на суше — и тем больше у неё шансов завладеть планетой.

Систематика: двойные названия и отделы

Порядок в этом ряду навёл всё тот же Карл Линней: у каждого вида — двойное название, родовое и видовое, как фамилия и имя. Крупные группы растений называют отделами: водоросли, мхи, папоротники, голосеменные, покрытосеменные — ступени одного лестничного марша усложнения. В науке названия пишут на латыни, но школьнику хватает русских аналогов: главное — уметь по признакам определить, на какую ступень поставить растение.

Ступени систематики: от вида до царства

Вид — самая мелкая ступень: группа особей, похожих по строению, дающих плодовитое потомство и живущих на определённой территории. Близкие виды собирают в роды, роды — в семейства, семейства — в классы, классы — в отделы, а отделы — в царство растений. Получается лестница из семи ступеней, как в доме: вид — квартира, род — этаж, семейство — подъезд, царство — весь дом. Такая система удобна на практике: пшеницу твёрдую и пшеницу мягкую ботаник различит по видовому названию, а агроном по семейству поймёт, какие у них общие болезни и севооборот.

Двойное имя работает как паспорт: берёза повислая и берёза карликовая — разные виды одного рода. Классический школьный пример — одуванчик лекарственный: в разных губерниях его называли по-своему, и только научное двойное название избавило ботаников от путаницы. Линней описал и привёл в порядок тысячи растений, а его «Система природы» 1735 года до сих пор считается точкой отсчёта современной ботаники.

Систематика — не скучная опись, а рабочий инструмент. По месту растения в системе агроном предсказывает его болезни и вредителей, фармацевт ищет целебные вещества у родичей лекарственных видов, эколог судит о здоровье леса по набору встреченных растений. Даже школьный гербарий — маленькая систематическая работа: определить растение значит найти ему место на всех ступенях лестницы.

Водоросли и мхи: первые шаги

Водоросли — самая простая группа: тела у большинства нет органов и настоящих тканей, всё тело называется слоевищем. Хламидомонада — одноклеточная водоросль с двумя жгутиками, спирогира — нитчатая, ламинария (морская капуста) — бурая и многометровая. Живут водоросли в воде: она держит тело и приносит минеральные соли прямо ко всей поверхности. Мхи сделали шаг на сушу: у них уже есть стебель и листья, но корней нет — к субстрату мох крепится нитевидными ризоидами, которые только держат, а воду впитывают всем телом. Размножаются мхи спорами, которые созревают в коробочке на ножке, а для оплодотворения им нужна капельно-жидкая вода. Кукушкин лён растёт в лесах, а сфагнум образует торф и впитывает воды в 20 раз больше собственной массы.

Цифры водного мира впечатляют. Хламидомонада — микроскопическая, около 25-30 микрометров: её разглядывают только в школьный микроскоп. Ламинария вырастает до двух-шести метров, а гигантская макроцистис в Тихом океане тянется десятками метров — как подводная лиана. Планктонные водоросли невидимы глазу, но именно они дают значительную часть кислорода планеты и стоят в начале морских цепей питания: китом начинает жить по сути одна водорослевая взвесь.

Папоротники, хвощи и плауны: сосудистые споровые

У папоротников, хвощей и плаунов появились настоящие корни, стебли и листья, а между ними — проводящие ткани, по которым вода поднимается вверх. Листья папоротника называют вайями, а споры зреют в бурых бугорках-сорусах на их нижней стороне. Но оплодотворение по-прежнему требует воды, поэтому папоротники селятся во влажных лесах. Около 300 миллионов лет назад, в каменноугольном периоде, их предки — древовидные плауны и хвощи высотой с современное дерево — образовывали целые леса. Из их остатков, погребённых без доступа кислорода, и получился каменный уголь, которым сегодня топят электростанции.

Цифры растительного царства

Современные оценки дают цветковым более 250 тысяч видов — больше, чем у всех остальных групп вместе. Голосеменных сегодня около 700 видов: когда-то они господствовали на планете, а теперь держатся в основном в умеренных и холодных широтах, где ветер-опылитель надёжнее пчелы. Папоротникообразных около 10 тысяч видов, мхов — свыше 25 тысяч, водорослей — десятки тысяч. Даже приблизительные цифры показывают тенденцию: чем ближе группа к цветковым, тем богаче её видовое разнообразие.

Голосеменные и покрытосеменные: победа семени

Голосеменные первыми сменили споры на семена — «рюкзачок» с запасом пищи и зародышем внутри. Семена лежат открыто, голо, на чешуях шишек — отсюда и название. Цветков и плодов у них нет, опыляет чаще всего ветер. Самый известный отряд — хвойные: сосна, ель, пихта, лиственница, можжевельник. Их листья-иглы покрыты восковой кутикулой и не боятся мороза, а смола заживляет раны. Кстати, лиственница каждую осень сбрасывает иглы — и всё равно остаётся хвойным голосеменным. Покрытосеменные (цветковые) — вершина растительной эволюции и самая многочисленная группа: более 250 тысяч видов. Их козыри — цветок, который привлекает опылителей, и плод, защищающий семена и помогающий расселению. Именно покрытосеменные кормят планету: пшеница, рис, картофель, яблоки — всё это они.

Почему цветковые победили — вопрос из контрольных. Их оплодотворение не зависит от воды: пыльцевая трубка сама доставляет мужскую клетку к семязачатку. Плод защищает семя и нанимает курьеров для расселения — птиц, зверей, ветер и воду. Наконец, цветковые освоили союз с насекомыми: реклама из лепестков и нектар связала два царства, и с тех пор растения и опылители эволюционировали вместе.

Систематика#

наука о разнообразии организмов и их распределении по группам

Вид#

группа похожих особей, дающих плодовитое потомство; ступень систематики

Слоевище#

тело водоросли без органов и настоящих тканей

Ризоиды#

нитевидные образования мхов, которые лишь крепят их к почве

Вайи#

листья папоротника, на нижней стороне которых зреют споры

Сорус#

бурый бугорок на вайе, где собраны спорангии со спорами

Как это спрашивают на контрольной

• Перечисли группы растений в порядке усложнения и назови по одному представителю каждой.
• Чем голосеменные отличаются от покрытосеменных? Приведи два признака.
• Почему мхи не бывают высокими, а папоротники во влажных лесах вырастают крупными?
• Что общего у мхов и водорослей и что их различает?
• Объясни, почему покрытосеменные считаются самой многочисленной группой растений.

Образец полного ответа. Вопрос: «Почему мхи не вырастают высокими?» Ответ: «У мхов нет корней и проводящих тканей: воду они впитывают всей поверхностью тела и поднимают её лишь на небольшую высоту. К почве мох крепится ризоидами, которые не всасывают воду, а только удерживают растение. Поэтому мхи остаются низкорослыми и селятся во влажных местах, где вода доступна всей поверхности тела».

Подсказка: клавиши J — следующая тема, K — предыдущая, на телефоне: свайп влево/вправо — соседняя тема