III этап развитие растений

В результате доисторических событий, таких как пермское и мел-палеогеновое массовые вымирания, многие семейства растений и некоторые предки существующих видов вымерли до начала записанной истории.

Общая тенденция диверсификации флоры Земли включает в себя четыре основные группы растений, которые господствуют на планете, начиная со среднего силурийского периода и до настоящего времени:

III этап развитие растенийМодель зостерофиллума

  • Первая основная группа, представляющая наземную растительность, включала бессемянные сосудистые растения, представленные классами риниевых (Rhyniophyta), зостерофилловых (Zosterophyllopsida).

III этап развитие растенийПапоротники

  • Вторая основная группа, появившаяся в позднедевонском периоде, состояла из папоротников.
  • Третья группа, семенные растения, появились как минимум 380 миллионов лет назад. Она включала в себя голосеменные растения (Gymnospermae), которые доминировали в наземной флоре в течение большей части мезозойской эры до 100 миллионов лет назад.
  • Последняя четвертая группа, покрытосеменные растения, появилась около 130 миллионов лет назад. В летописи окаменелостей также показано, что эта группа растений была в изобилии в большинстве районов мира в пределах от 30 миллионов до 40 миллионов лет назад. Таким образом, покрытосеменные доминировали над растительностью Земли в течение почти 100 миллионов лет.

Палеозойская эра

Основная статья: Характеристика палеозойской эры и ее периодов.

III этап развитие растенийПлауновидные

Протерозойский и архейский эоны предшествуют появлению наземной флоры.

Бессемянные, сосудистые, наземные растения появились в середине силурийского периода (437-407 миллионов лет) и были представлены риниофитами и, возможно, плауновидными (включая ликоподиумы).

Из примитивных риниофитов и плауновых наземная растительность быстро эволюционировала в течение девонского периода (407-360 миллионов лет назад).

Предки настоящих папоротников, возможно развивались в середине девона. Во время позднего девонского периода появились хвощёвые и голосеменные. К концу периода уже существовали все основные отделы сосудистых растений, кроме покрытосеменных.

Развитие особенностей сосудистых растений, во время девона, позволили увеличить географическое разнообразие флоры. Одной из них было возникновение сплющенных листьев, что повысило эффективность фотосинтеза.

Другая – появление вторичной древесины, позволяющая растениям значительно увеличиваться по форме и размерам, что привело к появлению деревьяев и, вероятно, к лесов.

Постепенным процессом было репродуктивное развитие семени; самое раннее обнаружено в верхнедевонских отложениях.

Предки хвойных и саговниковидных появились в каменноугольном периоде (360-287 миллионов лет назад). Во время раннего карбона в высоких и средних широтах растительность демонстрирует доминирование ликоподиумов и Progymnospermophyta.

III этап развитие растенийProgymnospermophyta

В более низких широтах Северной Америки и Европы обнаруживается большое разнообразие ликоподиумов и Progymnospermophyta, а также другой растительности. Встречаются семенные папоротники (включая calamopityales), наряду с настоящими папоротниками и хвощами (Archaeocalamites).

Поздняя карбоновая растительность в высоких широтах сильно пострадала от начала пермско-карбонового ледникового периода. В северных средних широтах летопись окаменелостей показывает доминирование хвощей и примитивных семенных папоротников (птеридоспермов) над немногими другими растениями.

В северных низких широтах наземные массивы Северной Америки, Европы и Китая были охвачены неглубокими морями или болотами и, поскольку они близки к экватору, то испытывали тропические и субтропические климатические условия.

В это время появились первые тропические леса, известные как каменноугольные леса. Огромное количество торфа было заложено в результате благоприятных условий круглогодичного роста и адаптации гигантских ликоподиумов к тропическим средам водно-болотных угодий.

В более сухих районах, окружающих низменности, в большом изобилии существовали леса хвощей, семенные папоротники, кордаиты и другие папоротники.

Пермский период (287-250 миллионов лет назад) указывает на значительный переход хвойных, саговниковидных, глоссоптерис, гигантоптерид и пельтасперм из бедных окаменелостей в карбоне в значительную обильную растительность. Другие растения, такие как древесные папоротники и гигантские ликоподиумы, присутствовали в перми, но не в изобилии.

В результате массового пермского вымирания исчезли тропические болотные леса, а вместе с ними и ликоподиумы; кордаиты и глоссоптерисы вымерли на более высоких широтах. Около 96 % всех видов растений и животных исчезли с лица нашей планеты в это время.

Мезозойская эра

Основная статья: Краткая характеристика мезозойской эры и ее периодов.

В начале триасового периода (248-208 миллионов лет назад) скудная летопись окаменелостей указывает на сокращения флоры Земли. С середины до позднего триаса современные семейства папоротников, хвойных деревьев и ныне вымершей группы растений, беннеттитовых, обитали в большинстве наземных экосистем. После массового вымирания беннеттиты переместились в свободные экологические ниши.

III этап развитие растений

Поздняя триасовая флора в экваториальных широтах представлена ​​широким диапазоном папоротников, хвощей, саговников, беннеттитов, гинкго и хвойных деревьев. Комбинации растений в небольших широтах сходные, но не богатые видами. Это отсутствие вариаций растений в низких и средних широтах отражает глобальный безморозный климат.

В юрский период (208-144 миллионов лет назад) появилась наземная растительность, похожая на современную флору, и потомками папоротников этого геологического отрезка времени можно считать современные семейства, такие как Dipteridaceae, Matoniaceae, Gleicheniaceae, и Cyatheaceae.

К хвойным этого возраста также могут относится современные семейства: подокарповых, араукариевых, сосновых и тисовых. Эти хвойные породы, во время мезозоя, создали значительные залежи такого полезного ископаемого, как уголь.

Во время раннего и среднего юрского периода, в экваториальных широтах западной части Северной Америки, Европы, Средней Азии и Дальнего Востока, произрастала разнообразная растительность. Она включала: хвощи, саговники, беннеттиты, гинкго, папоротники и хвойные деревья.

III этап развитие растенийГинкго

Теплые, влажные условия также существовали в северных средних широтах (Сибирь и северо-запад Канады), поддерживая гинкговые леса. Пустыни встречались в центральной и восточной частях Северной Америки и Северной Африки, а наличие беннеттитов, саговников, хейролепидиевых и хвойных деревьев свидетельствовали о приспособленности растений к засушливым условиям.

Южные широты имели сходную растительность с экваториальными, но из-за более сухих условий хвойные породы были обильными, а гинкговые – дефицитными. Южная флора распространилась на очень высокие широты, включая Антарктиду, из-за отсутствия полярного льда.

III этап развитие растенийХейролипидиевые

В меловом периоде (144-66,4 миллионов лет назад) в Южной Америке, Центральной и Северной Африке, и Центральной Азии существовали сухие, полупустынные природные условия. Таким образом, в наземной растительности преобладали хвойные породы хейролипидиевых и матониевые папоротники.

Северные средние широты Европы и Северной Америки имели более разнообразную растительность, состоящую из беннеттитовых, саговниковых, папоротников и хвойных деревьев, а в южных средних широтах преобладали беннеттиты.

В позднем меловом периоде произошли значительные изменения в растительности Земли, с появлением и распространением цветущих семенных растений, покрытосеменных. Присутствие покрытосеменных означало конец типичной мезозойской флоры с преобладанием голосеменных растений и определенное снижение беннеттитовых, гинкговых и саговниковых.

III этап развитие растенийНотофагус или южный бук

Во время позднего мела в Южной Америке, Центральной Африке и Индии преобладали засушливые условия, в результате чего среди тропической растительности доминировали пальмы. На средние южные широты также влияли пустыни, а растения, окаймлявшие эти районы, включали: хвощи, папоротники, хвойные и покрытосеменные, в частности, нотофагус (южный бук).

III этап развитие растенийСеквойя Гиперион

Высокоширотные районы были лишены полярного льда; из-за более теплых условий климата, покрытосеменные смогли процветать. Самая разнообразная флора была обнаружена в Северной Америке, где присутствовали вечнозеленые растения, покрытосеменные и хвойные деревья, особенно красное дерево, секвойя.

Мел-палеогеновое массовое вымирание (К-Т вымирание) произошло около 66,4 миллионов лет назад. Это событие, которое внезапно вызвало глобальные климатические изменения и исчезновение многих видов животных, особенно динозавров.

Наибольший “шок” для наземной растительности произошел в средних широтах Северной Америки. Показатели пыльцы и спор чуть выше границы К-Т в летописи окаменелостей показывают преобладание папоротников и вечнозеленых растений. Последующая колонизация растений в Северной Америке демонстрирует преобладание лиственных растений.

Кайнозойская эра

Основная статья: Описание периодов и эпох кайнозоя.

Увеличение осадков в начале палеогена-неогена (66,4-1,8 миллионов лет назад) способствовало широкомасштабному развитию дождевых лесов в южных районах.

Примечательным в этот период была полярная лесная флора Аркто, обнаруженная на северо-западе Канады. Мягкое, влажное лето чередовалось с непрерывной зимней тьмой с температурой от 0 до 25° C.

III этап развитие растенийБерёзовая роща

Эти климатические условия поддерживали лиственную растительность, которая включала платановых ореховых, берёзовых, луносемянниковых, вязовых, буковых, магнолиевых; и голосеменные растения, такие как таксодиевые, кипарисовые, сосновые и гинкговые. Эта флора распространилась по Северной Америке и Европе.

Прерии

Примерно одиннадцать миллионов лет назад, во время миоценовой эпохи, произошли заметные изменения в растительности с появлением трав и их последующим распространением на травянистые равнины и прерии. Появление этой широко распространенной флоры способствовало развитию и эволюции растительноядных млекопитающих.

Четвертичный период (1,8 миллиона лет назад и к настоящему времени) начался с континентального оледенения в северо-западной Европе, Сибири и Северной Америке. Это оледенение затронуло наземную растительность, при этом представители флоры мигрировали на север и юг в ответ на ледниковые и межледниковые колебания. В межледниковые периоды были распространены клёновые, берёзовые и маслиновые.

Окончательные миграции видов растений в конце последнего ледникового периода (около одиннадцати тысяч лет назад) сформировали современное географическое распределение наземной флоры. Некоторые районы, такие как горные склоны или острова, имеют необычное видовое распределение в результате их изоляции от глобальной миграции растений.

Не все нашли? Используйте поиск по сайту

Рост и развитие растения

Рост и развитие растения обеспечивается за счет деления клеток. Изменение массы, размера и объема проростка семени можно наблюдать при его прорастании.

Рост растений. Вспомните строение клеток и тип тканей верхушечной почки и зоны деления корня. Как вы помните, там расположена образовательная ткань. Благодаря непрерывному делению ее клеток происходит рост корней и побегов.

Рост растений связан с размножением — увеличением количества клеток и с перераспределением веществ, входящих в состав растения. На свету благодаря фотосинтезу рост зеленых растений обычно приводит к увеличению массы тела, так как накопление органических веществ преобладает над расходом их на дыхание.

Читайте также:  Когда сажать на рассаду ратибиду и лихнис?

В темноте рост зеленых растений происходит благодаря имеющимся органическим веществам при одновременной трате их на процесс дыхания.

При изучении корня, стебля и листа выяснялись способы роста этих органов: корень растет концом, и зона роста его не превышает 8-10 мм, в то время как стебель растет верхушкой и верхними междоузлиями. Зона роста стебля имеет несколько сантиметров, а иногда достигает 10 см и больше.

Рост стеблей злаков и других однодольных растений происходит преимущественно в междоузлиях. Их образовательная ткань расположена в основаниях листьев (узлах), поэтому рост стебля можно сравнить с тем, как раздвигается подзорная труба (вставочный рост) (рис.1).

III этап развитие растений

Рис.1 Вставочный рост стебля злаковых растений

Если ежедневно в одно и то же время длину стебля фасоли измерять линейкой с миллиметровыми делениями, то можно заметить изменения на протяжении всего жизненного цикла растения.

Сначала рост стебля идет медленно, затем ускоряется, достигает максимума, а затем замедляется и совершенно прекращается. Наблюдения показывают, что и все растения растут подобным же образом.

Молодое дерево вначале растет медленно, затем рост его ускоряется, достигает максимума, затем замедляется и прекращается, Но даже у старых деревьев образуются новые веточки и каждую весну распускаются и растут новые листья.

Человек может регулировать рост растения в нужном ему направлении. Например, можно остановить рост стебля в длину, удалив верхушечную почку. Такой способ называется прищипыванием (выщипыванием) (рис.2). Дерево станет сильнее ветвиться.

III этап развитие растений

Рис.2 Метод прищипывания (удаление верхушки стебля)

Можно удалить кончик корня (пикировка), это стимулирует сильное развитие боковых корней (рис.3). В результате улучшится питание растения и увеличится его продуктивность.

При окучивании (присыпании земли к стеблю) растений из-за притока дополнительного кислорода также улучшается рост и стимулируется развитие придаточных корней. При обрезании молодых стеблей у яблони, малины, огурцов рост в высоту приостанавливается и начинается развитие боковых стеблей.

В связи с этим весной в парках и во дворах производится обрезка деревьев и кустов, таким способом регулируют их рост.

III этап развитие растений

Рис. 3 Пикировка корня

На рост растений влияют различные условия: количество влаги в почве и воздухе, наличие минеральных веществ, состав воздуха, свет, температура. У растений, которые произрастают во влажной почве, стебли и листья более сочные, чем у растений, которые растут на сухой почве.

В полутемных и темных местах длина растений увеличивается быстрее, чем на свету. Например, побеги картофеля при хранении в темноте могут вырасти до нескольких метров. Свет уменьшает рост растения в длину.

Когда вы наблюдали за ростом семени, вы могли заметить, что этот процесс связан с температурой. Для многих растений самая благоприятная температура 25-30°С. Более высокая температура замедляет рост.

Многие весенние растения (подснежник, безвременник) вырастают сразу же после таяния снега. У разных растений устойчивость к холоду и жаре разная.

Рост растений также зависит от минеральных солей, поступающих из корневой системы. Если нет хоть одного нужного вещества, рост растения останавливается.

Для роста также нужен кислород, так как рост напрямую связан с затратами энергии. Зная необходимые условия для роста растений, нужно вовремя поливать, обеспечивать питательными веществами, обрабатывать почву, охранять от вредителей.

Используя эти знания, можно получать хороший урожай культурных растений.

Развитие растений. Качественные изменения в жизни и строении живых организмов называется его развитием. В ходе развития формируются новые свойства, органы.

Развитие организма начинается с появления зародыша. Первый этап в развитии растений называется зародышевый. Он охватывает время от начала формирования зародыша до момента прорастания семян. В этот момент главными факторами, влияющими на прорастание растений, являются температура и влажность. При низкой температуре семена не прорастают. Так же не способны прорастать и сухие семена.

Второй этап в развитии растений — молодость. Он длится от момента прорастания семени до первого цветения. В этот период жизни растение активно растет, значительно увеличивая свою зеленую массу. Оно ветвится, образует новые молодые побеги (веточки) и листья, растет в высоту (рис. 4).

III этап развитие растений

Рис.4 Развитие растения

Как только растение приступило к цветению, начинается третий этап — зрелость. В этот период растение обязательно образует плоды с семенами.

Большинство многолетних древесных растений в период зрелости, так же как и в период молодости, продолжают активно увеличивать свой рост.

А однолетние растения тратят питательные вещества в основном на формирование плодов и семян, поэтому в период зрелости они растут незначительно или вообще прекращают рост.

Четвертый и последний период в жизни растительного организма — старость. В это время почти полностью прекращается рост растения, его цветение и плодоношение. Растение переходит в пассивное состояние и постепенно отмирает.

Сроки жизни у разных растений неодинаковы. Как вы уже знаете, есть однолетние растения. У них все четыре этапа завершаются за один весенне-летний сезон. Это такие растения, как пшеница, редис, фасоль и многие другие.

Есть двулетние растения, которые зимуют в виде корнеплодов, а зрелость (цветение и формирование семян) происходит только в следующее лето. Это такие растения, как свекла, морковь, капуста, редька и многие другие.

Многолетние цветковые растения, живущие на территории нашей страны, переходят зимой в период «зимнего покоя», а весной их жизнедеятельность возобновляется. Большую часть своей жизни они находятся в состоянии зрелости. Это многие деревья (дуб, яблоня, урюк и др.

) и кустарники (виноград, смородина и др.). Есть и многолетние травянистые растения: пырей, хрен, календула и др.

Растения являются целостными организмами. Все процессы в них взаимосвязаны и зависят как от самого растения (однолетнее или многолетнее), так и от условий окружающей среды.

Рост растения обеспечивает размножение клеток образовательной ткани. Рост в высоту — конус нарастания или верхушечная почка, рост в глубину — зона деления корня; рост деревьев в толщину — клетки камбия; рост в высоту у злаков — образовательняя ткань в основаниях междоузлий.

Качественные изменения в жизни и строении живых организмов называется его развитием. Развитие имеет свои этапы: первый — зародышевый; второй — молодость (до полового размножения); третий — зрелость; четвертый и последний — старость.

По срокам жизни растения подразделяются на однолетние (редис, пшеница, фасоль), двулетние (свекла, морковь, капуста) и многолетние (дуб, яблоня, виноград, смородина).

  •   Побег и почка
  •   Стебель
  •   Строение семян двудольных и однодольных растений
  •   Строение цветка

окучивание пикировка прищипывание развитие растений рост растений

Краткая эволюция растительного мира и ее главные особенности

Для начала разберемся, что имеют в виду под эволюцией растений.

Определение 1

Эволюция растений представляет собой процесс исторического развития представителей царства Растения.

Флора сегодня — это свыше 400 тысяч различных видов. Все они являются потомками нескольких групп древних морских растений. Что интересно, указанная цифра не включает исчезнувшие виды, поскольку они не смогли приспособиться к непростым изменениям окружающей среды.

Благодаря стараниям ученых-палеоботаников известен характер распределения растительного покрова по нашей планете, включая основные тенденции его изменения. Хотя сведений удалось получить много, этот процесс был непростым. Все потому, что растения не обладают твердым скелетом, а найти их останки в глубинных слоях почвы практически невозможно.

Тем не менее ученым кое-что удалось. В частности, они смогли найти ранние формы флоры в иловых отложениях, а также отложениях разнообразных горных пород. Приблизительный возраст этих находок — 3 млрд. лет. Растения — важнейшее звено в животной цепи питания.

Можно смело утверждать, что благодаря растениям окружающий мир и атмосфера на планете претерпели изменения, в результате чего Земля стала пригодной для существования животных.

Замечание 1

Преобразование углекислого газа осуществляется растениями при помощи фотосинтеза. Кроме того, в процессе фотосинтеза получаются органические вещества.

Растения стали основой пищевой цепи — во многом за счет способности использовать солнечный свет чтобы производить основные классы органических веществ. Поэтому логично, что эволюция растений определила эволюцию животного мира.

Основные этапы эволюции флоры

Процесс эволюции растений принято считать медленным. В ходе него естественный отбор способствует приспособлению к изменяющейся среде, а не просто изменениям в чистом виде. Наиболее древние представители класса Растения не могли существовать без воды, также они не имели специальных приспособлений, чтобы существовать на суше.

Низшие водоросли — наиболее древние растения, о которых сегодня известном ученым. Они представляли собой одноклеточный организм: это значит, что всех их функции выполняла только одна клетка (она представляла собой целостную систему).

Сине-зеленые водоросли или цианобактерии были крайне примитивной группой живых организмов — в их клетке не было ядра.

Многоклеточные организмы возникли позже. В отличие от предыдущих организмов, развивались они не так стремительно. Принято считать, что они были похожи на морские водоросли.

Все, о чем упоминается выше, происходило примерно 590 млн. лет назад — вероятно, в кембрийский период. Этот период известен тем, что на него приходится образование свыше 900 видов живых организмов.

Выход растений на сушу и постепенное ее заселение произошел в силурийский период. В то время средой обитания всего живого мира был океан. Только немногочисленная группа водорослей смогла приспособиться к жизни в пресной воде. Когда сформировалась полноценная проводящая ткань, это стало возможным.

После этого из воды вышли первые растения. Однако нижняя их часть постоянно находилась в заболоченном грунте.

Нужна помощь преподавателя? Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

Замечание 2

Во влажной среде обитания нуждались такие растения как печеночники и мхи.

Голосеменные растения были прародителями цветковых растений. Большинством среди них были хвойные деревья, которым для опыления и рассеивания собственных семян нужен был ветер. Опыление с помощью ветра было практически единственным способом, так как насекомых в то время еще не было.

Замечание 3

Развитие цветковых растений происходило одновременно с развитием насекомых.

Наиболее распространены среди существующих в данный момент растительных организмов — покрытосеменные. У этих растений наблюдается цветок и плод, они образуют эндосперм в результате двойного оплодотворения.

Читайте также:  Каламондин: строение цитруса mitis, как ухаживать за цитрофортунеллой в комнатных условиях для плодоношения

Определение 2

Покрытосеменные являются цветковыми растениями.

Семена покрытосеменных находятся в плодолистиках. Эволюция этих растений протекала разными путями. В опылении этих растений участвуют насекомые и ветер. Некоторые покрытосеменные опыляются при помощи отдельных насекомых или птиц. Семена разбрасываются по-разному.

  • Перед перемещением в более засушливые районы наземным растениям было необходимо сформировать способную нормально функционировать в воздушной среде репродуктивную систему.
  • Образованные чуть позже такие растения имели тело, состоящее из:
  • Корни возникли у наземных растений: они научились накапливать вещества и брать воду вместе с минеральными веществами.

Эволюция растений характеризовалась стабильным и неменяющимся темпом. Это касалось и эволюции вегетативных органов.

Также можно утверждать, что бактерии, отличающиеся способностью быстро размножаться, были первыми предшественниками растений. Потом возникли сине-зеленые водоросли — они были найдены в отдельных горных породах. Это говорит о том, что они были способны к фотосинтезу и являлись древнейшим видом. Большинство сине-зеленых водорослей — микроскопические одноклеточные безъядерные организмы.

Первые растения в основном населяли океаны и вели колониальный способ жизни. Также они могли образовывать многоклеточные формы.

Замечание 4

Лишайники — весьма интересное ответвление эволюции растений. С точки зрения эволюционного прогресса, они заняли свободную нишу.

Представим процесс эволюции растений последовательно, в порядке их появления:

  1. Бактерии.
  2. Сине-зеленые водоросли.
  3. Мхи.
  4. Плауны.
  5. Хвощи.
  6. Папоротникообразные.
  7. Голосеменные.
  8. Покрытосеменные.

Все это — основные типы эволюционных групп растительных организмов. В эту систему можно добавить и промежуточные группы вроде риниофитов, псилофитов и др.

Стадии или этапы развития молодых растений древесных и кустарниковых пород

Стадии или этапы развития обусловлены определёнными качественными изменениями в новообразовании элементов структуры организма. Они характеризуются сменой требований растений к условиям окружающей среды. Важнейшими для растений факторами окружающей среды являются свет, тепло, влага, аэрация и элементы минеральной пищи.

Для древесных и кустарниковых пород общепризнанной теории стадийного развития пока нет. В их многолетнем жизненном цикле принято различать лишь возрастные периоды: эмбриональный, ювенильный, зрелости и старения. Люнденгорд (1937) выделил периоды: роста (весенний), ассимиляции (летне-осенний), образования плодов (осенний) и вызревания древесины (зимний).

Однако для характеристики одно-, двухлетних сеянцев древесных и кустарниковых пород упомянутые выше этапы и периоды роста не подходят.

Обобщая работы по исследованию ритмов и питания сеянцев и саженцев древесных и кустарниковых пород С.М. Зепалова, А.П. Щербакова, П.Г. Кального, С.И. Слухая, Г.Я. Маттиса и др.

, на примере сеянцев сосны обыкновенной можно выделить следующие стадии или этапы развития: I — прорастание семени, II – формирование проростка, III — хвоевая (листовая), IV — стволовая или корневая (переходная) и V – заключительная.

Прорастание семени морфологически характеризуется увеличением массы семени за счёт впитывания влаги (начало), разрывом семенной кожуры и появлением корешка (окончание). Длительность этого этапа развития колеблется от 1 до 2 недель.

Внутри семени в этот период происходит сложная биохимическая перестройка, малоподвижные крахмал и жиры превращаются в углеводы, в точках роста накапливаются стимуляторы роста, резко увеличивается интенсивность дыхания.

Фотосинтез ещё не идёт, транспирация, по-видимому, ничтожно мала, потребность в свете и элементах минеральной пищи отсутствует. Однако смена дня и ночи, а также повышенное содержание фосфора в почве стимулируют прорастание семян. Семя развивается за счёт питательных веществ в эндосперме семядолей.

Тепло, влага и аэрация являются, безусловно, необходимыми факторами для нормального прорастания семян. При этом оптимальная температура для проведения семени находится в пределах 20-25°, минимальная — 6-8°, а максимальная — 37-37,5° по Цельсию.

Оптимальная влажность для прорастания семени колеблется в пределах 60-90%, минимальная — 30-35%, а максимальная — более 90% полной вла- гоёмкости почвы. Крайне необходим доступ кислорода и углекислого газа в почву, так как резко увеличивается интенсивность дыхания семени.

Формирование проростка или всхода морфологически характеризуется удлинением корешка — больше длины семени (начало) и появлением на поверхности почвы семенного колпачка, а затем и удлинением стебелька — гипокотиля и развертыванием пучка семядолей, освобождающихся от семенной оболочки. Высота стебля достигает 2,7-3,5 см, а длина корешка – 4,0-5,5 см. Кстати, для каждой древесной породы, выносящей на поверхность почвы семядоли, длина гипокотиля обуславливает максимально допустимую глубину заделки семян. Боковых корней, микоризы и хвоинок настоящих пока нет. Формирование проростка длится 20-25 дней. Начинается активное поглощение воды корнем, и интенсивная транспирация стебелька и семядолей. В надземной части образуется хлорофилл и начинается фотосинтез, что означает частичный переход проростка от гетеротрофного питания к автотрофному.

Безусловно, необходимыми условиями для развития проростков по-прежнему являются влага, тепло и аэрация. В небольших дозах становятся нужными свет и углекислота для фотосинтеза. Кроме того, свет стимулирует образование хлорофилла.

Оптимум влажности для проростков сосны находится около 50-60% от максимальной влагоёмкости субстрата. При большем содержании влаги начинает отрицательно сказываться недостаток аэрации в почве.

Решающую роль играет и влажность воздуха, температура приземного его слоя и верхнего пятисантиметрового слоя почвы. Оптимум тепла для роста проростков находится около 25-26°С, минимум — не ниже 5-6°С, а при температуре свыше 30-32°С рост резко замедляется.

Проростки сосны очень чувствительны к лёгким утренним заморозкам. Свет не является ведущим фактором роста и развития проростка. Однако его отсутствие или острый недостаток (освещённость ниже 2-3%) приводит к образованию этиолированных растений со слабо развитыми механическими тканями.

Оптимальной для приживаемости и роста проростков сосны следует считать освещённость в пределах 25-30% интенсивности общей радиации на открытом месте.

Хвоевая (листовая) стадия характеризуется преобладанием в приросте органической массы фотосинтезирующего аппарата

(хвои), необходимого для синтеза органических веществ, обуславливающего дальнейший прирост и накопление древесины в стволике. В это время характерно кратковременное замедление видимого роста стебелька, дальнейшее ускорение всхода и быстрый рост в длину вертикального стержневого корня.

В этой стадии, длящейся примерно один месяц, всходы сосны ведут себя противоположно тому, что наблюдается у более взрослых растений. Образно выражаясь, они не сосут корнями питательные вещества из почвы для того, чтобы росла хвоя, а сосут хвоей для того, чтобы росли корни. При этом интенсивно развиваются и механические ткани стебля.

Появляются корни второго порядка и обильная вильчатая микориза на них.

Стволовая (корневая) или переходная стадия следует за хвое- вой, когда начинается интенсивный, далеко неравномерный у разных древесных пород прирост стволика – эпикотиля (у сосны и лиственных быстрорастущих древесных пород) или корневой системы (у ели и медленно растущих лиственных пород) за счет фотосинтеза и интенсивного поглощения из почвы азота и зольных элементов пищи. Это становится возможным благодаря появлению и росту боковых корней, а затем и сосущих микоризных окончаний. Всходы становятся вполне автотрофными растениями. Длительность этой стадии равна 1-1,5 месяцам.

К концу первого вегетационного периода (со второй половины августа до конца октября) происходит интенсивное накопление сухого вещества в стволиках и корнях, окончательное формирование тканей и их одревеснение.

Безусловно, необходимыми факторами успешного укоренения, приживаемости и роста всходов, помимо влаги, тепла, аэрации, умеренных доз света и углекислоты, становятся азот и зольные элементы пищи.

При этом на всходы-сеянцы по мере их роста всё большее влияние оказывают свойства более глубоких горизонтов почвы, мощность которых возрастает по мере углубления корней.

Увеличивается и засухоустойчивость всходов.

Наблюдения за сеянцами хвойных пород проводились по следующим фенофазам: (рис. 2.5., 2.6.):

1 — прорастание семян — от посева до появления всходов;

Рис. 2.5. Морфологические изменения сеянцев ели в процессе онтогенеза:

  • I — VII – фенофазы, VIII – сеянец второго года жизни
  • II — появление всходов — над поверхностью субстрата или почвы поднимаются на вытягивающихся гипокотилях и семядолях семенные покровы;
  • III – развёртывание семядолей — семядоли сбрасывают семенные покровы и распускаются;

Заключительная стадия развития однолетних всходов-сеянцев характеризуется формированием верхушечных почек и длится около одного-полутора месяцев — примерно с середины августа до конца сентября. В это время растение завершает процесс вегетации и закаливания, переходит в состояние покоя.

Несмотря на это, данный период характеризуется определённой физиологической активностью, которая существенно влияет на биометрические показатели и характеристики растения.

В этот период заметен ещё прирост стволика по диаметру, поглощаются элементы минерального питания, органы растения одревесневают вследствие продолжающейся лигнификации тканей, масса органов сеянца возрастает. У сеянцев сосны в этот период формируются корни четвёртого порядка.

В хвое сеянцев ели повышается содержание растворимых сахаров, снижается общее содержание хлорофилла, pH клеточного сока смещается в щелочную сторону. К концу периода наблюдается отток питательных веществ из хвои в корни, углеводы превращаются в крахмал и жиры, процесс роста прекращается, сеянец переходит в состояние покоя, в котором он будет находиться до весны.

В пределах стадий или этапов органогенеза сеянца первого года возможно выделение фенологических фаз или периодов. Так,

Рис. 2.6. Феноспектр сезонного развития однолетних сеянцев ели: I — VII — фенофазы, в % указана продолжительность фенофазы от длительности периода вегетации (Г.И. Редько, Д.В. Огиевский и др., 1983 г.

) в первой стадии можно выделить фенофазы: набухание семян, активизация ростовых процессов, стимуляция прорастания, рост зародышевого корешка.

Во второй стадии – стадии формирования проростка – выделяют периоды: формирование и укоренение проростка {рис. 2.5., 2.6.).

В годичном цикле развития двух- и трёхлетних сеянцев, очевидно, целесообразно выделение лишь трёх стадий развития: хво- евой (листовой), стволовой (корневой) или переходной и заключительной.

Например, в условиях Петрозаводского питомника для сеянцев второго года жизни выделены следующие этапы: для ели — хвоевой, переходный и корневой; для лиственницы – стволовой, хвоевой и корневой, заключительный; для кедра — хвоевой первый, хвоевой второй и корневой.

Во всех случаях стадии или этапы развития определяются по преобладанию или темпам накопления сухой массы в каком- либо из органов над массами других вегетативных органов растения.

Читайте также:  Как правильно распланировать участок 17 соток с небольшим уклоном?

Онтогенез растений

Онтоге­нез растений это индивидуальное развитие растительного организма. Под индивидуальным развитием, или онтогенезом, пони­мается прохождение растительным организмом нормального жизненного цикла от прорастания семян до естественной смерти растения.

Жизненный цикл растений

У растений жизненный цикл имеет различную длительность. Длительность жизни большинства травянистых растений про­должается от года до нескольких лет, у древесных, таких, как ясень и липа, — до нескольких столетий; кроме того, есть дре­весные растения, жизнь которых продолжается тысячелетиями. Все растения делят на 2 группы:

  • монокарпические— однократно плодоносящие;
  • поликарпические — много­кратно плодоносящие.

Монокарпические растения

Монокарпические растения цветут и образуют семена только один раз в жизни; с образованием семян растение погибает. Продолжительность жизни монокарпических растений различна.

Крайне мала она у эфемеров — маленьких растений, произра­стающих в засушливой зоне. Прорастая весной в период выпадения дождей, они быстро переходят к цветению, образуют се­мена, после чего отмирают.

Следующую группу монокарпических растений представляют однолетники, продолжительность жизни которых длится только несколько месяцев.

Третью группу составляют двулетники, продолжительность жизни которых 2 года. В первый год образуются только вегета­тивные и запасающие органы, на следующий год растение обра­зует стрелку, соцветие и семена (капуста, морковь, репа и др.).

Некоторые виды бамбука в течение ряда лет образуют только вегетативные органы, затем зацветают, дают семена, после чего погибают.

Еще более разительный пример зависимости жизни от наступления плодоношения у монокарпических расте­ний представляет собой агава американская, зацветающая на восьмом — десятом году жизни. Агава американская

Она образует гигантскую стрел­ку с соцветием, дает семена, после чего отмирает.

Поликарпические растения

Поликарпические растения цветут и дают семена много раз в течений жизни. Все эти растения являются многолетними.

Взаимосвязь роста и развития

По определению Д. А. Саби­нина, под ростом понимают процесс новообразования элементов структуры организма, под развитием — изменения в новообразо­вании элементов структуры, обусловленные прохождением орга­низмом жизненного цикла, т. е. качественными изменениями растительного организма как целого.

Рост и развитие взаимосвя­заны и зависят друг от друга. Границу между ростом и разви­тием установить довольно трудно, так как при поверхностном наблюдении можно не заметить разницу во вновь образующихся органах.

Кажется, что озимая пшеница во время кущения толь­ко растет, но не развивается. Озимая пшеница во время кущения

На самом же деле при тщательном рассмотрении можно обнаружить, что образование нового листа сопровождается определенными изменениями в процессе новооб­разования элементов структуры организма, а значит, здесь про­является процесс развития.

Основные этапы роста и развития

Индивидуальный жизнен­ный цикл растения — онтогенез — складывается из ряда основ­ных этапов развития и роста:

  1. эмбрионального,
  2. молодости,
  3. зрелости (половой или вегетативной),
  4. размножения (по­лового или вегетативного),
  5. старости.

У семенных растений:

  • Эмбриональный этап начинается с мо­мента оплодотворения яйцеклетки и продолжается до прорастания зародыша семени.
  • Этап молодости длится от прорастания зародыша семени до появления первых зачатков цветков на растении. На этом этапе формируются листья, стебли, корни.
  • На этапе зрелости завершается формирование генеративных орга­нов.
  • Этап полового размножения начинается с образования за­родыша и длится до созревания плодов и семян.
  • Этап старости протекает от прекращения плодоношения до отмирания расте­ния.

Монокарпические растения все эти этапы проходят раз в жизни. Поликарпические растения первые 2 этапа проходят од­нократно, этапы половой зрелости и размножения осущест­вляются многократно. Для поликарпических растений характер­на большая продолжительность всех этапов онтогенеза.

Влияние экологических условий на онтогенез растений

Онто­генез растений находится в зависимости от предшествующей истории растительного организма  и экологических условий. Изменяя условия внешней среды, можно ускорить или за­медлить скорость развития организма и воздействовать на на­ступление сроков цветения и плодоношения.

Г. Клебс, регулируя интенсивность света и минеральное питание, в течение ряда лет не давал цвести будре душистой. Г. Гасснер, воздействуя пони­женными температурами на первых этапах развития озимых растений и некоторых двулетников, добился цветения и пло­доношения их в первый год жизни.

Многими работами было установлено, что некоторым растениям для перехода к цветению и плодоношению необходима определенная температура в на­чале развития, а затем — определенная длина дня. Интересные фактом является отношение озимых и двулетних растений к определенным температурам.

Уровень и период воздействия температуры, необходимые для перехода различных видов растений к цветению, неодинаковы. Растениям, наследственность которых сложилась в южных ши­ротах, для перехода к цветению необходимы температуры более высокие, чем растениям, наследственность которых складыва­лась в условиях низких температур.

При   изучении   влияния   пониженных температур на первых этапах  развития  озимых  растений  было  установлено, что  при воздействии на наклюнувшиеся семена температурами от 0 до 5° в течение 35—60 дней (в зависимости от сорта) озимые сорта пшеницы  при  посеве  их  весной  осенью давали урожай. Таким образом, получались растения, проходящие жизненный цикл по типу яровых растений.

Процесс яровизации

Процесс воздействия пони­женными температурами, снимающий задержку цветения у ози­мых растений и двулетников и приближающий ход их развития к развитию яровых растений, был назван  яровизацией.

Для прохождения процесса яровизации, помимо определенной темпе­ратуры, нужны хорошая аэрация и высокая оводненность тканей. У хлебных злаков и некоторых зернобобовых яровизация может проходить как в наклюнувшихся семенах, так и в зеленых рас­тениях, у двулетников  (свекла, капуста и др.) — только в вегетирующих растениях или в зимующих   вегетативных   органах.

После окончания яровизации озимые и двулетние растения под­готовлены к реакциям фотопериодизма, окончательно приводя­щим к цветению растений.

Фотопериодизм у растений

В. В. Гарнером и Г. А. Аллардом была установлена зависи­мость наступления   цветения   растений   от   продолжительности дня. Влияние на растения соотношения между продолжительностью дня и ночи была названа фотопериодизмом.

Рас­тения, быстрее зацветающие, когда в течение суток ночь длин­нее дня, назвали короткодневными, и наоборот, растения, зацве­тающие скорее, когда день длиннее ночи, назвали растениями длинного дня.

Перилла, соя, просо, южные сорта кукурузы — растения короткого дня; пшеница, овес, ячмень, редис и дру­гие — длиннодневные растения.

Кроме того, имеется группа растений нейтральных, зацветаю­щая при любой длине дня.

Сюда относятся, например, некото­рые сорта табака и гречиха. Исследования-по фотопериодизму  проводили В. Н. Любименко, А. В. До­рошенко,   Н. А. Максимов   и В. И.   Разумов. Они   установили связь между   географическим   происхождением   растений и их реакцией на фотопериод.

Исследователи показали, что растения южного происхождения, где переход растений к цветению про­исходил под влиянием короткого   дня, являются   короткоднев­ными, а растения северного происхождения — длиннодневными.

Также было обнаружено, что для  проявления фотопериодиче­ской реакции не обязательно, чтобы растения во время вегета­ции были на  определенной  продолжительности дня. Работами С. А. Эгиза, В. Н.

Любименко, Н. А. Максимова и В. И.

Разумова было установлено, что фотопериодическая реакция возни­кает после пребывания растений в условиях оптимального фото­периода в течение 10—15 суток, а иногда и более.

Фотопериодическая индукция у растений

Воздействию определенного  фотопериода   растения  должны   подвергаться   в начале вегетации, перенос растений после окончания фотоперио­дического  воздействия  в  условия  дня, не  благоприятного  для фотопериодической реакции, не задерживает их цветения. 

Это явление было названо фотопериодическим последей­ствием — индукцией.

Продолжительность фотопериодической индукции у разных растений неодинакова: у пшеницы и овса — растений длинного дня — она равняется 20—30 дням; у периллы и хлопчатника — короткодневных растений — соответственно 7 и 75 дням.

После этого растения не реагируют на длину дня. Работами М. X. Чайлахяна и Б. С. Мошкова установлено, что органами, воспринимающими фотопериод, являются листья.

Растение короткого дня, вы­ращиваемое все время на длинном дне, не цветет; то же расте­ние, листья которого находятся на коротком дне, а верхушки побегов на длинном, — цветет. При обратном соотношении — листья на длинном дне, а верхушки побегов на коротком — растение не зацветает. При выдерживании на коротком дне растение зацветает.

Биохимические исследования контрольных растений и расте­ний, прошедших оба этапа развития, показали, что обмен веществ у последних изменяется. В процессе яровизации возрастает активность окислительных и гидролитических ферментов, зародыши обогащаются растворимыми сахарами, воднорастворимыми белками и аскорбиновой кислотой.

Возрастает накопле­ние нуклеиновых кислот, главным образом РНК, положение изоэлектрической точки белков смещается к более низкому рН. Кроме того, изменяется и общее физиологическое состояние растения, резко понижаются морозостойкость и засухоустойчи­вость. Растения, находящиеся при благоприятном фотопериоде, от­личаются более высокой интенсивностью фотосинтеза и дыха­ния.

У них понижается окислительный потенциал и возрастает восстановительная активность тканей. У растений длинного дня содержание нуклеиновых кислот возрастает на длинном дне, у короткодневных — на коротком дне.

Несмотря на большое количество исследований процессов яровизации и фотопериодизма, полученного материала все же недостаточно, чтобы полностью охарактеризовать изменения обмена веществ, составляющих сущность этих процессов.

Зная условия цветения растений, можно его ускорять или задерживать, что имеет практическое значение. Длиннодневные растения, получив короткий день после яровизации, не перехо­дят к цветению даже на длинном дне и накапливают большую вегетативную массу. Этот прием может быть использован при выращивании салата, шпината и некоторых трав для получения зеленой массы.

Растения короткого дня при посеве на севере (где длинный день) тоже задерживают развитие и дают боль­шую зеленую массу. Кукуруза, выращенная в этих условиях, может быть использована для силоса.

Ссылка на основную публикацию