Характеристики классов и отделов растений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вариант № 1

1. Основные признаки, используемые при выделении отделов у водорослей. Сравнительная характеристика отделов водорослей (таблица)

Водоросли -- группа организмов различного происхождения, объединённых следующими признаками: наличие хлорофилла и фотоавтотрофного питания; у многоклеточных -- отсутствие чёткой дифференцировки тела (называемого слоевищем, или талломом) на органы, отсутствие ярко выраженной проводящей системы. Сюда относятся пять-шесть (в зависимости от классификации) отделов эукариот, многие из которых не связаны общим происхождением. Также к водорослям часто относят синезелёные водоросли, являющиеся прокариотами. Традиционно водоросли причисляются к растениям. В современной систематике есть тенденция к выделению их в отдельный таксон или даже несколько отдельных царств.

Некоторые водоросли способны к гетеротрофии (питанию готовой органикой), как осмотрофной или адсорбтивной (поверхностью клетки), так и путём заглатывания через клеточный рот (эвглены, динофитовые).

Размеры водорослей колеблются от долей микрона (кокколитофориды и некоторые диатомовые) до 40 м (макроцистис). Среди многоклеточных водорослей наряду с крупными есть микроскопические (например, спороносная стадия ламинариевых). Таллом бывает как одноклеточный, так и многоклеточный. Среди одноклеточных есть колониальные формы, когда отдельные клетки тесно связаны между собой (соединены стенками или погружены в общую слизь, иногда соединены цитоплазматическими выростами)

В группу водорослей объединяют низшие растения, тело которых не расчленено на органы и ткани и называется слоевищем (талломом). Водоросли чрезвычайно разнообразны и в систематическом отношении представляют собой совокупность нескольких обособленных отделов растений, - вероятно, самостоятельных по своему происхождению и эволюции. Об этом говорят существенные различия в наборе пигментов в разных группах водоролсей, деталях тонкой структуры хлоропластов (которые у водорослей часто называют хроматофорами), продуктах фотосинтеза, накапливающимся в клетке, в строении жгутикового аппарата и т.д.

Водоросли могут использоваться в качестве индикаторов состояния водоема. Они являются биоиндикаторами. Они являются начальным звеном в трофической цепи экосистемы водоема.

Основную массу природных водоемов составляют или моря и океаны, в воде которых содержится около 35 г солей на 1 л воды, или пресноводные бассейны, в воде которых соли содержаться примерно в количестве 0,01 - 0,5 г на 1 л. Видовой состав водорослей пресноводных водоемов и морей различен. Так, например, почти все бурые и красные водоросли обитают в морях, примерно половина диатомовых водорослей представлена морскими видами, половина - пресноводными.

Пресноводный фитопланктон состоит преимущественно из зеленых (Chlamydomonas, Chlorella, Volvox, Pandorina, Eudorina, Gonium, а в заболоченных водоемах - Cosmarium, Closterium, Desmidium и др.), сине-зеленых (Anabaena, Microcystis, Aphanizomenon) диатомовых (Asterionella, Tabellaria, Fragilaria) и золотистых водорослей.

В морском фитопланктоне преобладают диатомовые и перидиниевые водоросли, а зеленые и сине-зеленые менее многочисленны. Из последних только Oscillatoria erythraea может развиваться так сильно, что вызывает “цветение” воды в тропических морях. А вот жгутиковые формы из отдела пирофитовых водорослей в морях представлены большим количеством видов, чем в пресных водах.

Из морских водорослей получают широко применяемые во многих отраслях промышленности агар-агар и альгин. По физическим свойствам агар похож на животный желатин, но остается твердым при более высокой температуре. Агар используют в микробиологии для приготовления сред при культивировании микроорганизмов, на основе агара делают капсулы и таблетки с антибиотиками, витаминами, сульфопрепаратами, особенно когда требуется медленное рассасывание. Агар добавляют вместо крахмала в хлеб для больных диабетом, применяют как лекарство при расстройствах кишечника. Широко применяют агар в пищевой промышленности. На нем готовят желе, мармелад, мягкие конфеты, варенье, так как он предохраняет их от засахаривания; его используют при изготовлении мясных и рыбных консервов в желе, для очистки вин. Альгин и альгинаты, получаемые из бурых водорослей, обладают превосходными клеящими свойствами. Их добавляют в пищевые продукты. в таблетки при изготовлении лекарственных препаратов, используют при выделке кож, при производстве бумаги и тканей. Из альгинатов делают растворимые нити, используемые в хирургии.

Вполне вероятно, что некоторые формы водорослей существовали уже в древнейшие геологические эпохи. Многие из них, судя по современным видам, не могли из-за особенностей своего строения (отсутствия твердых частей) оставить окаменелостей, поэтому сказать, какими точно они были, невозможно. Ископаемые формы основных нынешних групп водорослей, кроме диатомовых и нескольких других, известны с палеозоя (570-245 млн. лет назад). Наиболее обильными в ту эпоху, вероятно, были зеленые, бурые, красные и харовые водоросли, обитавшие в морях и океанах. Косвенное свидетельство раннего появления на нашей планете водорослей - научно доказанное существование в палеозое множества морских животных, которые должны были питаться органикой. Первичным ее источником для них скорее всего служили фотосинтезирующие водоросли, потребляющие только минеральные вещества.

Некоторые водоросли наносят экономический ущерб или по крайней мере доставляют большие неприятности. Они загрязняют источники воды, часто придавая ей неприятный вкус и запах. Некоторые массово размножившиеся виды вполне можно идентифицировать по специфическому для них "аромату". К счастью, теперь существуют т.н. альгициды - вещества, эффективно убивающие водоросли и при этом не ухудшающие качества питьевой воды. Для борьбы с водорослями в рыбоводных прудах используют и такие меры, как повышение "проточности" системы, ее затенение и взмучивание. Раки, например, поддерживают мутность воды, достаточную для того, чтобы сильно замедлить рост водорослей. Некоторые водоросли, особенно в периоды своего "цветения", портят места, отведенные для купания. Многие морские макрофиты во время штормов отрываются от субстрата и выбрасываются волнами и ветром на пляж, буквально заваливая его своей гниющей массой. В их плотных скоплениях могут запутываться мальки рыб. Несколько видов водорослей, попадая в организм животных, вызывают отравления, иногда смертельные. Другие оказываются сущим бедствием в теплицах или повреждают листья растений.

Строение водорослей. Основной структурной единицей тела водорослей, представленных одноклеточными и многоклеточными формами, является клетка. Существуют различные типы клеток водорослей, их разделяют по форме (шаровидные, цилиндрические и т. д.), функциям (половые, вегетативные, способные и не способные к фотосинтезу и др.), расположению и пр. Но наиболее принципиальной в наши дни считается классификация клеток по особенностям их тонкого строения, обнаруживаемого с помощью электронного микроскопа. С этой точки зрения различают клетки, содержащие типичные ядра, (т.е. ядра, окруженные ядерными оболочками, мембранами), и клетки, не имеющие типичных ядер. Первый случай - эукариотическое строение клетки, втором - о прокариотическое. Прокариотическое строение клетки имеют синезеленые и прохлорофитовые водоросли, эукариотическое - представители всех других отделов водорослей.

Вегетативное тело водорослей (слоевище) отличается морфологическим разнообразием, водоросли могут быть одноклеточными, колониальными, многоклеточными и неклеточными. Размеры их в пределах каждых из этих форм колеблются в широких пределах - от микроскопических до очень крупных.

Особенность одноклеточных форм водорослей определяется тем, что их организм состоит из одной клетки, поэтому в ее строении и физиологии сочетаются клеточные и организменные черты. Это автономная система, способная расти и самовоспроизводиться, мелкая, не видимая простым глазом одноклеточная водоросль является своеобразной фабрикой, которая добывает сырье (поглощая из окружающей среды растворы минеральных солей и углекислоты), перерабатывает и производит такие ценные соединения, как белки, углеводы и жиры. Кроме того, важными продуктами ее жизнедеятельности является кислород и углекислый газ и, таким образом, она активно участвует в круговороте веществ в природе. Одноклеточные водоросли иногда образуют временные или постоянные скопления (колонии).

Многоклеточные формы возникли после того, как клетка проделала длительный и сложный путь развития как самостоятельный организм. Переход от одноклеточного к многоклеточному состоянию сопровождался потерей индивидуальности и связанными с этим изменениями в структуре и функциях клетки. Внутри талломов многоклеточных водорослей складываются качественно иные отношения, чем между клетками одноклеточных водорослей. С возникновением многоклеточности появилась дифференциация и специализация клеток в талломе. С эволюционной позиции это следует рассматривать как первый шаг на пути становления тканей и органов.

2. Приспособления морских водорослей к условиям среды обитания (на примере водорослей с различной организацией слоевища)

Факторы, влияющие на развитие водорослей, подразделяют на абиотические, не связанные с деятельностью живых организмов, и биотические, обусловленные этой деятельностью. Многие факторы, особенно абиотические, являются лимитирующими, т.е. они способны ограничивать развитие водорослей. Жизнь всех организмов, в том числе и водорослей, зависит от содержания в среде обитания необходимых веществ, значения физических факторов, а также диапазона устойчивости самих организмов относительно изменений условий среды. Уровень, при котором конкретный фактор может выступать как лимитирующий, для разных видов водорослей различен. В водных экосистемах к лимитирующим факторам относятся температура, прозрачность, наличие течения, концентрация кислорода, углекислого газа, солей и биогенных веществ. В наземных местообитаниях основными лимитирующими факторами являются климатические: температура, влажность, свет и т.д., а также состав и строение субстрата. Эти две группы факторов вместе с популяционными взаимодействиями определяют характер наземных сообществ и экосистем.

Для большинства водорослей вода - постоянная среда обитания, однако многие их виды могут жить и вне воды. Среди растений, обитающих на суше, по устойчивости к высыханию выделяют пойкилогидрические, не способные поддерживать постоянное содержание воды в тканях, и гомойгидрические, способные поддерживать постоянную гидратацию тканей. У пойкилогидрических водорослей (синезеленые и некоторые зеленые водоросли) клетки при высыхании сжимаются без необратимого изменения ультраструктуры и, следовательно, не теряют жизнеспособности, при увлажнении у них восстанавливается нормальный обмен веществ. Минимальная влажность, при которой возможна нормальная деятельность таких растений, различна. Клетки гомойгидрических водорослей при высыхании погибают, поэтому такие растения, как правило, обитают при постоянно избыточной увлажненности. К гомойгидрическим водорослям относятся, например, некоторые виды зеленых и желтозеленых водорослей.

Соленость и минеральный состав воды - это важнейшие лимитирующие факторы, влияющие на распределение водорослей.

Водоросли обитают в водоемах самой различной солености: от пресных водоемов, минерализация которых не превышает обычно 0,5 г/л, до крайне засоленных (гипергалинных) водоемов, концентрация солей которых находится в пределах от 40 до 347 г/л. Несмотря на то, что в целом водорослям свойственна такая широкая амплитуда солеустойчивости, конкретные виды в большинстве своем стеногалинные, т.е. способны обитать лишь при определенном значении солености. Эвригалинных видов водорослей, способных существовать при разной солености, сравнительно немного.

Кислотность воды также является лимитирующим фактором. Устойчивость разных таксонов водорослей к изменениям кислотности (рН) столь же различна, как и к изменениям солености. Некоторые виды водорослей живут только в щелочных водах, при высоком значении рН, другие обитают в кислых водах, при низком рН.

Наличие в среде макро- и микроэлементов, являющихся необходимыми компонентами тела водорослей, имеет решающее значение для интенсивности их развития.Морские водоросли входят в царство Протисты и могут принадлежать к одной из нескольких групп многоклеточных водорослей: красные водоросли, зелёные водоросли или бурые водоросли. Поскольку эти три группы не могут иметь общего многоклеточного предка, морские водоросли являются полифилетической группой. Кроме того, некоторая группа сине-зеленых водорослей (цианобактерии) иногда тоже рассматриваются как морские водоросли, поэтому «морские водоросли» является разговорным термином и не имеет формального определения.

Внеше морские водоросли напоминают недревесные наземные растения. Они состоят из:

· слоевище: тело водоросли

o пластинка: плоские структуры, похожие на листья

§ сорус: группа спор

§ у рода фукус воздушные пузыри на листовой пластинке: орган, помогающий в плавании

§ у рода келп поплавки между пластинкой и стволиком: орган, помогающий в плавании

o стволик: стеблеподобная структура (может отсутствовать)

o захват: специальные базальные структуры, обеспечивающей прикрепление к поверхности, часто к скале или к другой водоросли

o прицепка: пальцеподобные расширения захвата для прикрепления к донным отложениям

Стволик и листовая пластинка вместе известны как вайя.

В зависимости от места произрастания, среди бентосных водорослей различаются: 1) эпилиты, растущие на поверхности твердого грунта (скалы, камни); 2) эпипелиты, населяющие поверхность рыхлых грунтов (песок, ил); 3) эпифиты, живущие на поверхности других растений; 4) эндолиты, или сверлящие водоросли, внедряющиеся в известковый субстрат (скал, раковин молллюсков, панцирей ракообразных); 5) эндофиты и 6) паразиты, поселяющиеся в слоевищах других водорослей (эндофиты имеют нормальные хлоропласты, а паразиты таковых не имеют); 7) эндосимбионты, обитающие в клетках других организмов, беспозвоночных или водорослей; 8) эпизоиты, обитающие на некоторых донных животных.

Иногда водоросли, растущие на предметах, введенных в воду человеком (суда, плоты, буи) относят к перифитону. Выделение этой группы обосновывается тем, что входящие в ее состав организмы (водоросли и животные) живут на предметах движущихся или обтекаемых водой. Кроме того, эти организмы удалены от дна и, следовательно, находятся в условиях иного светового и температурного режимов, а также в других условиях поступления биогенных веществ.

3. Слизевики. Предполагаемые связи с другими группами организмов

Плазмодий -- сложное образование. В его составе около 75% воды, а из остальной части около 30% белков; кроме того, в нем содержится гликоген, или животный крахмал, и пульсирующие вакуоли. Некоторые слизевики характеризуются наличием большого количества извести (до 28%) или других включений. У большинства слизевиков в плазмодии находятся пигменты, придающие им самые различные окраски: ярко-желтую, розовую, красную, фиолетовую, почти черную. При этом окраска плазмодия постоянна для данного вида слизевика, но на ее интенсивность очень влияют реакция среды, освещение, температура, питание и другие факторы окружающей среды. Предполагают, что некоторые пигменты представляют собой фоторецепторы, играющие важную роль в развитии слизевиков. Для слизевиков с окрашенными плазмодиями свет необходим для формирования спороношения, которое образуется после периода вегетативного роста.

Размеры плазмодиев у слизевиков разных видов могут быть самые различные, от микроскопически малых (например, Echinostelium minutum, Clastoderma debaryanum) до очень больших. Например, у фулиго (Fuligo) плазмодий может вырасти до нескольких десятков сантиметров в диаметре. Именно такой, большой, ярко-желтый, пенистый, пышный плазмодий этого слизевика изображен в «Жизни растений» К. А. Тимирязева. Вообще плазмодий почти всех слизевиков в течение жизни увеличивается в размерах, и иногда очень быстро, конечно, при наличия благоприятных условий. Так, плазмодий слизевика многоголового (Physarum polycephalum) диаметром 1 см за неделю достиг размера 25 см².

Основную массу видов слизевиков составляют сапрофитные формы, живущие главным образом в лесах, где-нибудь в глубине гнилых пней, под опавшей корой или опавшими листьями, в трещинах и щелях замшелых колод. До поры до времени плазмодий находится в темноте и питается, главным образом впитывая всей своей поверхностью органические вещества из окружающей его влаги. Но, кроме этого, плазмодий может активно захватывать и твердые пищевые частицы, и живых бактерий, амеб, жгутиковых, мицелий и споры грибов. Собственно, поэтому слизевики нельзя считать чисто сапрофитными организмами.

Плазмодий активно перемещается в направлении источников пищи, т. е. обладает положительным трофотаксисом. Он движется в направлении более влажных мест и навстречу току воды (положительные гидро- и реотаксисы). Пользуясь этой особенностью плазмодия, его можно «выманить», например, из пня. Для этого нужно поместить от края пня в глубь его наклонно полоску стекла, а сверху нее положить фильтровальную бумагу, конец которой погрузить в сосуд с водой. Ток воды может вызвать вползание плазмодия по стеклу, тогда можно не только рассмотреть его под микроскопом, но и проследить, с какой скоростью он перемещается.

Движущие силы токов плазмы в плазмодии еще сравнительно мало изучены. Однако существует предположение, что движение связано с изменением вязкости специального белка -- миксомиозина -- при взаимодействии с АТФ. АТФ (аденозинтрифосфат) используется во всех реакциях обмена любой клетки живого организма, требующих затраты энергии. Наличие миксомиозина, так же как и АТФ, непосредственно доказано в плазмодии слизевика многоголового. Интересно, что, по-видимому, реакция этих двух веществ протекает так же, как реакция АТФ с актомиозином в мышцах животных и человека.

В прозрачном прикраевом слое цитоплазмы, свободном от органелл, с помощью электронного микроскопа были обнаружены чрезвычайно тонкие нити, находящиеся в непосредственном контакте с оболочкой. Было высказано предположение, что сокращение этих нитей также связано с токами цитоплазмы и движением плазмодия. Токи цитоплазмы в плазмодии можно непосредственно наблюдать под микроскопом. При этом в направлении движения у плазмодия возникают выросты, напоминающие псевдоподии простейших животных, и общий объем цитоплазмы всегда оказывается большим на переднем по движению конце плазмодия. Такая полярность плазмодия, по-видимому, тесно связана с концентрацией калия, т. е. большие концентрации возникают на переднем конце мигрирующего плазмодия. Измерена скорость движения плазмодия. Она довольно значительна, достигая 0,1-0,4 мм в минуту.

Интересно, что при неблагоприятных условиях (большая сухость субстрата, низкие температуры, отсутствие пищи и т. п.) плазмодий может превращаться в утолщенную, твердеющую массу -- склероций. Такие склероции могут очень длительно сохранять жизнеспособность и опять превращаться в плазмодий. Известен случай превращения в плазмодий склероция слизевика фулиго, пролежавшего в гербарии 20 лет!

Проследить в природной обстановке цикл развития какого-нибудь слизевика -- увлекательное занятие не только для биолога, но для всякого человека, любящего природу. Оказывается, в какой-то момент жизни, определяемый окружающими условиями и главным образом соответствующим состоянием самого плазмодия, отрицательный фототаксис у него меняется на положительный и он сам выползает на поверхность, к свету. Вот тут и можно найти на пнях или просто на земле, на мху слизистые массы различных окрасок -- плазмодии. Можно наблюдать за дальнейшим развитием плазмодия на месте или очень бережно, стараясь не повредить, взять его с собой вместе с субстратом, на котором он был найден. Буквально на глазах начнутся чудесные превращения. Весь плазмодий преобразуется в спороношения, различные у разных видов слизевиков. Иногда этот процесс длится всего несколько часов, иногда занимает примерно двое суток.

Самое простое споронотзние представляет собой нечто вроде подушечки или лепешки. При его формировании плазмодий, не меняя формы, одевается перепончатой или хрящеватой оболочкой. Более сложные спороношения представляют собой отдельные или скученные плодовые тела, у одних слизевиков -- на ножках, а у других -- без них (сидячие). У многих эти спороношения очень красивы, особенно при рассматривании в лупу или под бинокуляром.

У некоторых слизевиков вначале закладываются отдельные спороношения, но на ранних стадиях развития они сливаются вместе и одеваются одной общей оболочкой. Такие образования называются эталиями.

Внутри спороношений развиваются споры. Когда оболочка зрелого спороношения разрывается, споры рассеиваются по воздуху. Таким образом становится понятным выход плазмодия на поверхность перед образованием спороношения. Для образования его необходим свет, а зрелые споры должны распространяться и заселять новые подходящие местообитания.

У многих слизевиков в спороношений имеются особые нити -- капиллиции. Они имеют различное строение: ветвистые, неветвистые, в виде полых трубочек, сплошные, похожие на нежную сеть или каркас. Так как на их поверхности большей частью имеются утолщения в виде колец, спиралей, шипиков, бородавок, то они способны к гигроскопическим движениям. У большинства слизевиков они упруго свернуты внутри спороношения, а при вскрытии его выпрямляются, как пружина, меняют положение при изменении влажности воздуха, таким образом разрыхляют споровую массу и содействуют рассеиванию спор.

При благоприятных условиях споры прорастают. Для этого в первую очередь необходима жидкая среда. Если условия неблагоприятны, споры могут очень долгое время, даже несколько десятков лет, сохранять жизнеспособность, не прорастая. На электронных микрографиях спор Diflyrriium nigripes обнаруживаются два слоя (внутренний, более тонкий, целлюлозный, и наружный -- хитиновый), а у Physarum gyrosum таких слоев имеется даже три. Видимо, наличие такой оболочки обеспечивает большую сохраняемость жизнеспособности спор.

Если спора прорастает в воде или в питательном растворе, то из пор, имеющихся в оболочке или при разрыве ее, выходят одна, две, иногда даже четыре или восемь зооспор с двумя жгутиками на переднем, суженном конце. Второй жгутик очень короткий, часто согнутый, и появляется он не сразу, поэтому не всегда обнаруживается. В случае прорастания споры просто на влажной поверхности жгутики не вырабатываются и из споры выходят маленькие амебы, так называемые миксамебы. Количество зооспор и миксамеб в среде может увеличиваться, так как они могут размножаться, продольно делясь.

При достижении некоторой критической для данных условий концентрации зооспор или миксамеб наступает половой процесс, т. е. они сливаются попарно задними концами. Их ядра также сливаются, и возникает миксамеба с диплоидным ядром, представляющая собой начало развития нового плазмодия. Ядро его делится без редукции числа хромосом (митотически). Немедленно после митоза в плазмодии начинается синтез ДНК, продолжающийся в течение 1-2 ч. Таким образом в плазмодии увеличивается масса ядерного вещества, ядра синхронно делятся, и плазмодий становится многоядерным, т. е. тем самым диплоидным плазмодием, с которого мы начали рассмотрение жизненного цикла слизевиков.

Следует заметить, что маленькие диплоидные плазмодии могут сливаться друг с другом. Это замечательное явление, ранее толковавшееся как механизм образования плазмодия, имеет весьма существенное значение, так как говорит о вероятном существовании в одном плазмодии ядер различного происхождения, т. е. о возможном гетерокариозе (разнокачественности ядер). Вероятность слияния плазмодиев, имеющих ядра разной генетической структуры, подтверждается тем, что в плазмодии слизевика Didymium nigripes обнаружены ядра с различным количеством ДНК, плоидностью и размерами.

Образовавшийся плазмодий уходит куда-нибудь в глубину пня или под листья, начинает перемещаться, питаться, расти до поры нового спороношения.

В настоящее время многие слизевики удается не только культивировать на искусственных питательных средах, но примерно 40 видов из них осуществляют в этих условиях весь цикл развития. Поэтому слизевики -- очень ценпы как объекты для различного, рода исследований: биохимических, биофизических, физиологических, цитологических и генетических.

Большинство слизевиков -- космополиты, т. е. распространены повсеместно, и только некоторые приурочены к тропическим и субтропическим областям, как, например, Physarum nicaraguense и Physarum javanicum. С другой стороны, имеются виды, не встречающиеся за пределами умеренных зон. Таков слизевик Hemitrichia clavata. Немногие виды распространены в альпийских и субальпийских областях (например, Diderma alpinum, Lepidoderma granuliferum, Lamproderma caresliae).

Среди наиболее широко распространенных слизевиков можно назвать вид ликогала -- Lycogala epidendrum. Его кораллово-розовый плазмодий образует на мертвой древесине спороношения в виде шариков или горошин от нескольких миллиметров до 1,5 см в диаметре. Вначале они имеют такую же кораллово-розовую окраску, и, если их раздавить, из них вытекает жидкое содержимое такого же цвета (в народе эти спороношения называют «волчье вымя»). Постепенно оболочка спороношения (перидий) буреет, утончается, делается хрупкой и покрывается бородавочками. Наверху образуется отверстие, из которого начинают при малейшем толчке вылетать массы мельчайших спор в виде облачка, заметного простым глазом. Рассеиванию их способствует наличие ветвящегося, уплощенного капиллиция с поперечными складками на поверхности. По внешнему виду такое снороношение очень похоже на обычные грибы-дождевики, внутри которых так же находятся и споры, и капиллиций. Не удивительно поэтому, что, не зная процесса развития этого слизевика, отличного от развития дождевиков, и основываясь на чисто внешнем сходстве, этот слизевик, описанный в XVII в., был отнесен тогда же к грибам, среди которых этот и другие виды слизевиков оставались до середины прошлого столетия. В это время в лаборатории ботаника и миколога А. де Бари был разработан метод онтогенеза, т. е. метод изучения полного цикла развития представителей низших растений. Таким образом была установлена связь между плазмодиальной стадией и спороношением слизевиков. В результате своих работ по слизевикам де Бари пришел к заключению, что они стоят гораздо ближе к амебоидным простейшим животным, чем к грибам. Эту точку зрения разделяют некоторые современные исследователи. Однако большинство микологов считают слизевики не тождественными, но близкородственными к грибам, среди которых также имеются представители с вегетативными телами, выраженными как голая плазменная масса.

К вопросу о происхождении слизевиков мы еще вернемся, а сейчас приведем очень краткие описания некоторых слизевиков из наиболее часто встречающихся, как, например, уже упоминавшиеся фулиго и ликогала.

4. Отдел Мохообразные. Основные отличия от сосудистых растений

Мохообразные, представляют собой довольно крупный, насчитывающий около 20 тысяч видов, отдел растительного царства. Мохообразные - представители высших, или побеговых, растений. Это наиболее примитивный тип в категории высших растений.

Мохообразные имеют различные приспособления к наземному образу жизни, и в тоже время у них сохранились черты водных растений. В большинстве случаев мохообразные слабо приспособлены к обитанию на сухих местах, они растут в среде с повышенной влажностью - болота, леса, сырые луга, где нередко образуют сплошной покров. Существуют виды, которые растут только в воде. Мхи - автотрофные растения.

В отличие от низших растений - водорослей и лишайников - тело большинства мохообразных представлено побегом, состоящим из стебля и листьев; только у части мохообразных тело представлено слоевищем (талломом).

От низших растений мохообразные отличаются также многочисленными микроскопическими особенностями, в том числе наличием своеобразно устроенных гаметангиев (половых органов): мужских - антеридиев и женских - архегониев.

Другой отличительный признак мохообразных - правильное чередование в нормальном цикле развития растения двух различных по своей морфологии поколений. Одно из поколений называется гаметофитом (растение, производящее половые элементы - гаметы), другое - спорофитом (растение, производящее элементы бесполого размножения - споры).

Образующийся на слоевищном или листостебельном гаметофите антеридий имеет вид многоклеточного мешочка, внутри которого образуются мужские гаметы - сперматозоиды. Архегоний имеет вид многоклеточной колбочки, в расширенной части которой - брюшке архегония - образуется женская гамета, или яйцеклетка. Если антеридии и архегонии располагаются на одном гаметофите, то такие растения называются однодомными. Если на одном растении (мужском) располагаются антеридии, а на другом (женском) - архегонии, то такие виды называются двудомными. Есть и многодомные мохообразные, у которых антеридии и архегонии могут располагаться на одном и на разных растениях того же вида.

При наличии капельножидкой воды сперматозоид достигает яйцеклетки и оплодотворяет ее. Из возникающей в результате оплодотворения зиготы вырастает спорофит, который у мохообразных называется спорогонием и который может состоять из стопы, ножки и коробочки. Спорогонии первоначально развивается в брюшке архегония, которое, разрастаясь, превращается в колпачок. С помощью стопы спорогоний высасывает из гаметофита воду с минеральными солями и органическими веществами.

В коробочке спорогония образуется споровый мешок, или спорангий. Созревшая коробочка вскрывается, и споры попадают во внешнюю среду. При наличии благоприятных условий споры прорастают и дают начало новому гаметофиту. При этом первоначально образуется предросток, или протонема, имеющая вид многоклеточной нити, пластиночки, шаровидного тела и др., а затем уже вырастает гаметофор - собственно слоевищный или листостебельный гаметофит, несущий гаметангии, в которых вновь возникают сперматозоиды и яйцеклетки, и т. д. Таким образом, происходит чередование поколений в жизненном цикле мохообразных.

Отличаясь рядом особенностей от низших растений, мохообразные стоят особняком и среди высших растений.

В то время как у мохообразных спорофит растет и развивается, оставаясь все время прикрепленным к гаметофиту и паразитируя на нем, у других групп высших растений - плаунообразных, хвощеобразных, папоротникообразных и семенных - спорофит, напротив, большую часть своей жизни существует независимо от гаметофита и превышает его по своим размерам и степени морфологической дифференцировки. Это преобладание в цикле развития спорофита или гаметофита находит свое отражение в том, что у мохообразных растением мы обычно называем слоевнщный или листостебельный гаметофит, а у остальных высших растений листостебельный спорофит.

От большинства остальных высших растении мохообразные отличаются также отсутствием корней и некоторыми микроскопическими особенностями.

Мохообразные можно разбить на три класса: антоцеротовые (Аnthocerotae), печеночники (Нераticае) и мхи (Мusci).

Все три класса возникли на Земле очень давно, около 300 миллионов лет назад, и с тех пор развивались независимо один от другого, а потому наряду с общими признаками, указывающими на происхождение их от общего предка, эти классы обладают и рядом специфических, присущих только им особенностей.

Маршанция (печеночница) - Marckantia polymorpha. Маршанция - наиболее распространенный мох из класса печеночников.

5. Ископаемые и современные голосемянные. Поиск покрытосемянности

Первые голосеменные появились в конце девонского периода около 350 млн. лет назад; вероятно, они произошли от древних папоротниковидных, вымерших в начале каменноугольного периода. В мезозойскую эру -- эпоху горообразования, поднятия материков и иссушения климата -- голосеменные достигли расцвета, но уже с середины мелового периода уступили свое господствующее положение покрытосеменным.

Отдел современных голосеменных насчитывает более 700 видов. Несмотря на относительно малую численность видов, голосеменные завоевали почти весь земной шар. В умеренных широтах Северного полушария они на огромных пространствах образуют хвойные леса, называемые тайгой.

Современные голосеменные представлены преимущественно деревьями, значительно реже -- кустарниками и очень редко -- лианами; травянистых растений среди них нет. Листья голосеменных значительно отличаются от других групп растений не только по форме и размерам, но и по морфологии и анатомии. У большинства видов они игловидные (хвоя) или чешуевидные; у отдельных представителей они крупные (например, у вельвичии удивительной их длина достигает 2--3 м), перисторассеченные, двулопастные и др. Листья располагаются поодиночке, по два или несколько в пучках.

Водопроводящая система (ксилема) голосеменных состоит преимущественно из трахеид, и лишь у некоторых групп имеются настоящие сосуды.

Подавляющее большинство голосеменных -- вечнозеленые, одно- или двудомные растения с хорошо развитыми стеблем и корневой системой, образованной главным и боковым корнями. Расселяются они семенами, которые формируются из семязачатков. Семязачатки голые (отсюда название отдела), расположены на мегаспорофиллах или на семенных чешуях, собранных в женские шишки.

В цикле развития голосеменных наблюдается последовательная смена двух поколений -- спорофита и гаметофита с господством спорофита. Гаметофиты сильно редуцированы, причем мужские гаметофиты голо- и покрытосеменных растений не имеют антеридиев, чем резко отличаются от всех разноспоровых бессеменных растений.

Голосеменные включают шесть классов, два из которых полностью исчезли, а остальные представлены ныне живущими растениями. Наиболее сохранившейся и самой многочисленной группой голосеменных является класс Хвойные, насчитывающий не менее 560 видов, образующих леса на обширных пространствах Северной Евразии и Северной Америки. Наибольшее число видов сосны, ели, лиственницы встречается у побережий Тихого океана.

Класс Хвойные. Все хвойные -- вечнозеленые, реже листопадные (например, лиственница) деревья или кустарники с игольчатыми или чешуевидными {например, у кипариса) листьями. Игловидные листья (хвоя) плотные, кожистые и жесткие, покрыты толстым слоем кутикулы. Устьица погружены в углубления, заполненные воском. Все эти особенности строения листьев обеспечивают хорошее приспособление хвойных к произрастанию как в засушливых, так и в холодных местообитаниях.

У хвойных прямостоячие стволы, покрытые чешуйчатой корой. На поперечном разрезе стебля хорошо видны развитая древесина и менее развитые кора и сердцевина. Ксилема хвойных на 90--95% образована трахеидами. Шишки хвойных раздельнополые; растения -- чаще однодомные, реже -- двудомные.

Наиболее широко распространенными представителями хвойных в Беларуси и России являются сосна обыкновенная и ель обыкновенная, или европейская. Их строение, размножение, чередование поколений в цикле развития отражает характерные особенности всех хвойных.

Сосна обыкновенная -- однодомное растение (рис. 9.3). В мае у основания молодых побегов сосны образуются пучки зеленовато-желтых мужских шишек длиной 4--6 мм и диаметром 3--4 мм. На оси такой шишки расположены многослойные чешуйчатые листочки, или микроспорофиллы. На нижней поверхности микроспорофиллов находятся два микроспорангия -- пыльцевых мешка, в которых образуется пыльца. Каждое пыльцевое зерно снабжено двумя воздушными мешками, что облегчает перенос пыльцы ветром. В пыльцевом зерне имеются две клетки, одна из которых впоследствии, при попадании на семязачаток, формирует пыльцевую трубку, другая после деления образует два спермия.

ПОРЯДОК ГИНКГОВЫЕ И СЕМЕЙСТВО ГИНКГОВЫЕ. Только 1 род с признаками порядка и семейства. Гинкго (Ginkgo) -- сильно ветвящееся дерево с удлиненными или укороченными ветвями и листьями веерообразной или клиновидной формы, часто с разрезом. Цветки двудомные. Мужские цветки (микроспорофиллы) находятся на вытянутой оси, каждый имеет 2--7 пыльцевых зерна. Женские цветки (макроспорофиллы) одиночные, боковые с разветвленной или простой ножкой и 1--2-мя семязачатками. Оплодотворение происходит в опавшем семязачатке благодаря сперматозоидам, которые состоят из закрученной в 2,5 раза головки блефаропласта, многочисленных жгутиков с острыми хвостиками. Семена крупные, круглые, с мясистой оболочкой и внутренней скорлупой; созревают на 1-й год, зародыш крупный, с 2 зародышевыми листьями и богатый эндоспермом (питательными тканями). Только 1 вид в Китае.

ПОРЯДОК ХВОЙНЫЕ (Соniferopsida). Большей частью вечнозеленые деревья с разветвленным стволом, реже кустарники, чаще с удлиненными и укороченными побегами; ствол с маленькой сердцевиной. Древесина сильно развита, с кольцами прироста без сосудов, состоит в основном из вытянутых клеток (трахеид) с большими однорядными, реже многорядными порами на радиальных стенках и мелкими сердцевинными лучами, часто со смоляными ходами. Кора довольно тонкая. Иголки чаще многолетние, неопадающие, реже опадающие осенью (у лиственницы, лжелиственницы, метасеквойи, таксодиума), спиральные, супротивные, реже мутовчатые, игольчатовидные с центральной жилкой, растущие единично или на укороченных побегах от 2 и более, часто чешуевидные, реже широкие с многочисленными жилками. Цветки однополые; мужские цветки голые, у основания часто с покровной чешуей; тычинки многочисленные, чешуевидные, с 2--6 (до 20) пыльцевыми мешками; женские цветки собраны в шишковидное соцветие, с несколькими плотно расположенными плодолистиками. Они непосредственно образуют семяпочки или служат кроющей чешуйкой, часто имеют крупные выросты (семенную чешую), на внутренней стороне которых находятся по 2 (реже по 1) семяпочки. В период созревания семенная чешуя (или продукт роста покровной и семенной чешуек) развивается и образует одревесневшую, реже мясистую семенную шишку, которая созревает на 1, 2, или 3-й год. Семена-- в основном орешки с кожистой или твердой скорлупой, яйцевидные или продолговатые, часто сплющенные, нередко крылатые; семядолей 2--16. В районах Северного полушария с умеренным и холодным климатом образуют значительные насаждения. 6 семейств и около 43 родов. Ископаемые семейства: лебахиевые (Lebachiaceae), вольцевые (Voltziaceae) хейролеписовые (Cheirolepidaceae) и протопиновые (Рrotopinaceae) не рассматриваются.

ПОРЯДОК ТИСОВЫЕ (Тахаles). Ветвистый кустарник или маленькие деревья со спирально расположенными листьями. Древесина без смоляных ходов. Мужские цветки одиночные или колосковидные, располагаются в пазухах листьев, покрыты чешуевидной оболочкой. Тычинки чешуевидные или щитовидные, имеют по 2--8 пыльцевых мешка. Женские цветки одиночные, находятся в пазухах листьев (у торреи и тиса) или на концах коротких, покрытых чешуей первичных цветочных побегов. Каждый цветок имеет более или менее парно поставленные стерильные чешуйчатые листья. Семя покрыто плотной оболочкой и плотным мясистым ариллусом, развивающимся из нароста; распространяется птицами; семядолей 2. Современная систематика выделяет тисовые в самостоятельное семейство.

ПОРЯДОК ГНЕТОВЫЕ (Gnetales). Кустарники высотой 70 см с удлиненными мутовчатыми чешуйчатыми листьями (эфедровые) или растения с деревянистым стволом и двумя супротивными продолговатыми лентовидными листьями (вельвичиевые), или же ползучее дерево или кустарник с сет-чато-жилистыми листьями. Древесина с настоящими сосудами во вторичной древесине, без смоляных ходов, цветки дву-, реже однодомные. Мужские цветки покрыты сросшимися оболочками. Пыльник одно-трехгнездный, без нитей, поднимается на черенковидном цветоложе над околоцветником. Женские цветки имеют 1--2 оболочки и стоячую семяпочку, трубкооб-разный микропиле которой выдается из околоцветника. Семядолей 2. Три семейства: вельвичиевые (Welwitschiaceae), эфедровые (Ерhedraceae), гнетовые (Gnetaceae).

6. Сравнение классов Однодольные и Двудольные

водоросль слизевик растение голосемянное

Покрытосеменные растения делятся на две большие группы, которым можно дать статус классов.

Чаще всего эти две группы называют однодольными и двудольными. В таблице перечислены основные признаки, по которым они различаются. Согласно современным представлениям, однодольные, вероятно, произошли от двудольных.

Покрытосеменные бывают травянистые (т. е. не одревесневшие) и деревянистые. К последним относятся кустарники и деревья.

У этих растений образуется большое количество вторичной ксилемы (древесины), которая выполняет опорную функцию и, кроме того, служит проводящей тканью. Ксилема возникает в результате активности проводящих пучков камбия.

Размещено на Allbest.ru