Описание водорослей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Сравнительный анализ отдела Зеленые водоросли и отдела Бурые водоросли

Водоросли - автотрофные растения, в их клетках присутствуют различные модификации хлорофилла и другие пигменты, обеспечивающие фотосинтез. Водоросли обитают в пресной и морской воде, а также на суше, на поверхности и в толще почвы, на коре деревьев, камнях и других субстратах.

Водоросли относятся к 10 отделам из двух царств:

1) Сине-зелёные,

2) Красные,

3) Пирофитовые,

4) Золотистые,

5) Диатомовые,

6) Желто-зелёные,

7) Бурые,

8) Эвгленовые,

9) Зеленые,

10) Харовые.

Первый отдел относится к царству Прокариот, остальные - к царству Растений.

Сине-зелёных водорослей насчитывается около 2 тысяч видов, объединяемых примерно в 150 родов. Это древнейшие организмы, следы, существования которых найдены в докембрийских отложениях, возраст их около 3 млрд. лет. Зеленые водоросли разнообразны по внешнему виду: одноклеточные, колониальные, многоклеточные, нитчатые и т.д.

Среди сине-зелёных водорослей есть одноклеточные формы, но большинство видов являются колониальными и нитчатыми организмами. Они отличаются от других водорослей тем, что в их клетках нет оформленного ядра. У них отсутствуют митохондрии, вакуоли с клеточным соком, нет оформленных пластид, а пигменты, с помощью которых осуществляется фотосинтез, находятся в фотосинтетических пластинах - ламеллах.

Пигменты сине-зелёных водорослей очень разнообразны: хлорофилла, каротины, ксантофиллы, а также специфические пигменты из группы фикобилинов - синий фикоцианин и красный фикоэритрин, встречающиеся помимо цианобактерий только у красных водорослей. Окраска этих организмов чаще всего сине-зеленая. Однако в зависимости от количественного соотношения различных пигментов окраска этих водорослей может быть не только сине-зеленой, но также фиолетовой, красноватой, желтой, бледно-голубой или почти черной.

Разнообразие зеленых водорослей. Иллюстрация из книги Эрнста Геккеля «Kunstformen der Natur», 1904

Сине-зелёные водоросли распространены по всему земному шару и встречаются в самых разнообразных условиях. Они способны существовать даже в крайних условиях обитания. Эти организмы выносят продолжительное затемнение и анаэробиоз, могут жить в пещерах, в разных почвах, в богатых сероводородом слоях природного ила, в термальных водах и др.

Строение зеленой водоросли (на примере хламидомонады - Chlamydomonas sp.): 1 - цитоплазма; 2 - ундулиподии; 3 - ядро; 4 - пульсирующие вакуоли; 5 - стигма «красный глазок»; 6 - хроматофор; 7 - пиреноид

Вокруг клеток колониальных и нитчатых водорослей образуются слизистые влагалища, которые служат защитной обверткой, предохраняющей клетки от высыхания и являющейся светофильтром.

Многие нитчатые сине-зелёные водоросли имеют своеобразные клетки - гетероцисты. У этих клеток хорошо выражена двуслойная оболочка, и выглядят они пустыми. Но это живые клетки, заполненные прозрачным содержимым. Сине-зелёные водоросли, имеющие гетероцисты, способны фиксировать атмосферный азот. Некоторые виды сине-зелёных водорослей являются компонентами лишайников. Они могут находиться в качестве симбионтов в тканях и органах высших растений. Их способность к фиксации атмосферного азота используется высшими растениями.

Массовое развитие сине-зелёных водорослей в водоемах может иметь отрицательные последствия. Повышенная температура и загрязнение вод органическими веществами вызывают так называемое «цветение воды». Это делает воду непригодной для употребления человеком. Некоторые пресноводные цианобактерии токсичны для человека и животных.

Размножение сине-зелёных водорослей очень примитивно.

Размножение хламидомонады:

А - бесполое размножение: 1 - родительская клетка; 2-1-е деление (два протопласта); 3-2-е деление (четыре протопласта); 4-3-е деление (восемь протопластов); Б - половое размножение: 5 - сближение родительских гетероталличных «+» и «-» клеток; 6 - сбрасывание клеточных оболочек и взаимодействие родительских клеток как гамет; 7 - изогамия с образованием зиготы с четырьмя жгутиками; 8 - зигота теряет жгутики; 9 - мейоз зиготы; 10 - образование дочерних клеток (n) в результате мейоза

Одноклеточные и многие колониальные формы размножаются только делением клеток пополам. Большинство нитчатых форм размножаются гормогониями (это короткие участки, отделившиеся от материнской нити, вырастающие во взрослые особи).

Размножение может осуществляться и с помощью спор - разросшихся толстостенных клеток, способных переживать неблагоприятные условия и затем прорастать в новые нити.

Зеленые водоросли: 7 - Chlorella vulgaris; 2 - Chlamidomonas simplex; 3 - Volvox aureus; 4 - Ulothrix zonata; диатомовые водоросли: 5 - Melosira granulata; 6 - Pinnularia viridis

Бурые водоросли - высокоорганизованные многоклеточные организмы, обитающие в морях. Их около 1500 видов из примерно 250 родов. Самые крупные из бурых водорослей достигают нескольких десятков метров (до 60 м) длины. Однако в этой группе встречаются также виды микроскопических размеров. Форма слоевищ может быть очень многообразна.

Тело ламинарии разделено на части: листовая пластина, стволик и ризоиды. Листовая пластинка каждый год обновляется, а стволик и ризоиды зимуют. Клетки содержат одно ядро, несколько вакуолей и имеют сильно ослизняющиеся стенки. Хроматофор округлый, в виде зерен, содержит пигменты: хлорофилл, каротин, ксантофилл и фукоксантин.

Избыток фукоксантина придает водоросли бурую окраску. Запасной полисахарид - ламинарин, откладывающийся вне хлоропласта (в цитоплазме).

Общий признак всех водорослей, принадлежащих к этой группе, - желтовато-бурая окраска. Она обусловлена пигментами каротином и ксантофиллом (фукоксантин и др.), которые маскируют зеленый цвет хлорофиллов а и с. Клеточная оболочка целлюлозная с наружным пектиновым слоем, способным к сильному ослизнению.

У бурых водорослей встречаются все формы размножения: вегетативное, бесполое и половое. Вегетативное размножение происходит отделившимися частями слоевища. Бесполое размножение осуществляется при помощи зооспор (подвижных благодаря жгутикам спор). Половой процесс у бурых водорослей представлен изогамией (реже - анизогамия и оогамия).

Бурые водоросли:

А - ламинария сахарная (Laminaria saccharina); Б - ламинария северная (L. hyperborea)

У многих бурых водорослей гаметофит и спорофит различаются по форме, размерам и строению. У бурых водорослей наблюдается чередование поколений, или смена ядерных фаз в цикле развития. Бурые водоросли встречаются во всех морях земного шара. В зарослях бурых водорослей близ берегов находят укрытие, места размножения и питания многочисленные прибрежные животные. Бурые водоросли широко используются человеком. Из них получают альгинаты (соли альгиновой кислоты), применяемые как стабилизаторы растворов и суспензий в пищевой промышленности. Они используются при изготовлении пластмасс, смазочных материалов и т.д. Некоторые бурые водоросли (ламинарии, аларии и др.) используются в пище.

Из них получают агар, альгинаты (вещества, широко используемые при приготовлении консервов, красящих и клеящих веществ), а также кровезаменитель и маннит. Используют как добавку к кормам сельскохозяйственных животных. Кроме того, они служат сырьем для получения йода и брома.

Чередование поколений и смена ядерных фаз у бурой водоросли ламинарии



2. Сравнительный анализ жизненного цикла мхов (кукушкина льна) и плауны (плаун годичный)

Жизненный цикл кукушкиного льна

Кукушкин лен - Polytrichum commune - является характерным представителем лиственных мхов. Тело мха кукушкин лен расчленено на тонкий, округлый, красноватого цвета стебель и узкие, зеленые листочки. Корни отсутствуют, их заменяют хорошо развитые ризоиды. По сравнению с другими видами мхов кукушкин лен обладает большой высотой; он до­стигает высоты 20-40 см.

Размножается кукушкин лен спорами. У него хорошо выражена смена поколений. Это двудомное растение. Половые органы образуются на верхушке стеблей.

Мужские экземпляры кукушкина льна имеют характерное расположение листьев на верхушке стеблей. Здесь образуются более крупные листья, сидят они значительно гуще в виде розеточки и имеют красноватую окраску. По такому расположению листочков легко узнать мужские экземпляры. Антеридии формируются на расширенной верхней части стебля. Антеридии имеют несколько удлиненную форму, в них развиваются сперматовоиды с двумя жгутиками.

Архегонии имеют колбообразную форму, расположены на верхушке стебля женского растения, которое, в отличие от муж­ского, не заканчивается розеткой из крас­ных листочков.

Оплодотворение происходит ранней весной, когда низкие места, на которых произрастают мхи, заливаются водой. Один из сперматозоидов проникает к яйцеклетке через слизистый канал шейки архегония и оплодотворяет ее. Из оплодотворенной яйцеклетки вырастает спорофит в виде длинного тонкого стебелька, заканчивающегося коробочкой сложного строения. Спорофит кукушкина льна носит специальное название - спорогоний. Коробочка спорогона имеет удлиненный с заостренным концом колпачок. Внешне он сходен с кукушкой, откуда и произошло название данного мха.

Колпачок - калиптра, это верхняя измененная часть архегония. Под колпачком находится крышечка коробочки. Внутри коробочки имеется центральный стержень - колонка, к ней прикрепляется споровый мешок, в котором развиваются споры. Вначале споры соединены в тетрады, т.е. по четыре штуки вместе.

Перед созреванием тетрады распадаются на отдельные споры. У коробочки сначала опадает колпачок, затем крышечка. Коробочка заканчивается зубчиками, в сухую погоду они отгибаются наружу и тем самым открывают выход зрелым спорам.

Спора, опадая на землю, при наличии достаточного количества влаги прорастает, образуя протонем у, или предросток. Протонема состоит из тонких ветвистых нитей, заполненных хлорофиллом.

Протонема, разрастаясь, образует верхушечную почку, из которой вырастают взрослые растения кукушкина льна, причем одни протонемы образуют только мужские, а другие только женские растения.

Хотя внешнего различия между спорами нет, физиологически они различны. После оплодотворения яйцеклетка разрастается в бесполое поколение в виде спорогона, растущего на женском гаметофите. У кукушкина льна гаметофит по своим размерам преобладает над спорофитом.

У мха кукушкин лен наблюдается различная потребность к условиям среды со стороны спорофита и гаметофита. У спорофита (спорогона) кукушкина льна, произрастающего на женском гаметофите, ясно выражена приспособленность к жизни в воздушной среде, и он не нуждается в воде, так как получает необходимое количество ее от гаметофита.

Сухая среда предохраняет споры от прорастания в коробочке. Половое же поколение этого мха не может жить без свободной воды, так как не имеет еще корней и потому основную массу ее получает не из почвы, а из атмосферы.

Свободная вода необходима половому поколению кукушкина льна и для осуществления полового процесса, для передвижения сперматозоидов.

Мох кукушкин лен-растение многолетнее. После освобождения от сперматозоидов мужские экземпляры не гибнут; они продолжают расти и на следующий год на верхушке их снова образуются антеридии.

Не гибнут и женские экземпляры, после рассеивания спор спорогон на них падает, а растения продолжают расти, и на следующую весну на верхушке стебелька их снова образуются архегонии.

Схема цикла развития кукушкиного льна. Объяснения в тексте



Цикл развития зелёного мха Кукушкина льна. Объяснение в тексте

Жизненный цикл плаун годичного

Плаун годичный - Lycopodium annotinum. Плаун годичный - вечнозеленое многолетнее травянистое растение. Стебли длинные, до 1 м, ползучие, с прямостоячими дихотомически разветвленными ветвями, покрытые сидячими, более редкими, чем у плауна булавовидного, жесткими узколанцетными листочками. Листья яркозеленые, жесткие, линейно-ланцетные, косо вверх направленные, цельнокрайние, с мелкопильчатой верхушкой, заканчивающейся тонкой остью. Одиночные спороносные колоски сидят на концах веточек.

Жизненный цикл плауна годичного «от споры до споры». Хорошо размножается вегетативно путем отмирания старых и обособления молодых участков корневищ и побегов.

Распространен во влажных и сырых лиственных и смешанных лесах (особенно в мшистых еловых и сосновых лесах черничного типа, нередко в сочетании со сфагновыми мхами) в таежной зоне и темнохвойных лесах Евразии.

Спороношение в июне-июле. Споры после рассеивания прорастают только через несколько лет. Заростки созревают на 12 - 15-й год. Жизненный цикл равен 35-40 годам.

Схема жизненного цикла папоротников. Объяснение в тексте

Жизненный цикл папоротниковидных включает смену бесполого поколения (спорофита) и полового поколения (гаметофита). Спорофит - это привычный всем папоротник, т.е. растение с корнем, стеблем и листьями, а гаметофит - тонкая сердцевидная пластинка диаметром часто менее 15 мм, называемая заростком (проталлием).

Полоска специализированных клеток в стенке спорангия - кольцо - при высыхании разрывает его стенку, и споры высыпаются наружу. Каждая из них, попав во влажную почву, может образовать зеленый заросток, питающийся путем фотосинтеза и поглощающий из почвы воду и соли волосовидными ризоидами, имеющимися на его нижней поверхности. По своему строению заросток напоминает не породивший его спорофит, а скорее слоевищный печеночник из отдела моховидных.

На нижней стороне заростка образуются половые органы (гаметангии), а в них - гаметы. Мужские гаметангии - антеридии - содержат сперматогенную ткань, окруженную тремя-четырьмя эпидермальными клетками, а женские - архегонии - представляют собой колбовидные структуры, в расширенном брюшке которых развивается единственная яйцеклетка, а узкое «горлышко» (шейка) заполнено т.н. канальцевыми клетками.

Последние при созревании архегония разрушаются. Сперматозоиды представляют собой спирально закрученные клетки, способные плавать благодаря многочисленным жгутикам.

Высвобождаясь из антеридия, они проникают в шейку архегония, а через нее - к яйцеклетке. Один из них ее оплодотворяет, и образовавшаяся зигота прорастает прямо внутри архегония. Развивающийся из нее молодой спорофит некоторое время паразитирует на проталлии, но вскоре образует собственные корни и зеленые листья: жизненный цикл завершается. Спорофит может размножаться не только спорами, но и другим путем.

Когда листья кривокучника корнелистного ложатся на землю, на их вершинах образуются новые растения-детки. В результате могут быстро возникнуть большие колонии (клоны). На вайях пузырника клубненосного развиваются похожие на луковички тельца с запасом воды и питательных веществ в двух мясистых листьях. Опадая на землю, они укореняются и дают новые спорофиты. Многие папоротники образуют длинные столоны («усы») с чешуйчатыми листьями. В определенных точках они укореняются: здесь возникают дочерние растения.

3. Сравнительный анализ жизненного цикла голосеменных (сосны обыкновенной) и цветковых

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.

Женские шишки состоят из оси и семенных чешуй, на верхней стороне которых развивается по 2 семязачатка. Семязачаток состоит из нуцеллуса, покрытого интегументом, в котором имеется отверстие - микропиле. Внутри нуцеллуса путем мейоза образуются 4 мегаспоры, 3 из них отмирают, а одна прорастает в женский гаметофит - зародышевый мешок, в котором образуются 2 яйцеклетки.

Мужские шишки после производства пыльцы быстро засыхают и опадают с ветвей. Пыльцевое зерно содержит мужской гаметофит, состоящий из двух клеток - вегетативной и генеративной. Опыление происходит с помощью ветра в начале лета. Пыльца прилипает к капле клейкой жидкости, которая выделяется в области микропиле, вегетативная клетка начинает удлиняться в пыльцевую трубку, чешуи женских шишек смыкаются.

В начале весны происходит оплодотворение: генеративная клетка делится с образованием двух спермиев, которые движутся по пыльцевой трубке и сливаются с яйцеклетками. Одна из двух зигот отмирает, а другая развивается в зародыш нового спорофита. Женский гаметофит превращается в гаплоидный эндосперм (запасающую ткань), интегумент превращается в семенную кожуру, таким образом, семязачаток превращается в семя. Зимой третьего по счету года семена высыпаются из шишек.

Сосна обыкновенная - однодомное растение. 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.

Цикл развития сосны обыкновенной

а - ветка с шишками; б - женская шишка в разрезе; в-семенная чешуя с семязачатками; г - семязачаток в разрезе; д - мужская шишка в разрезе; е - пыльца; ж - семенная чешуя с семенами; 1 - мужская шишка; 2 - молодая женская шишка; 3 - шишка с семенами; 4 - шишка после высыпания семян; 5 - пыльцевход; 6 - покров; 7 - пыльцевая трубка со спермиями; 8 - архегоний с яйцеклеткой; 9 - эндосперм. Объяснения в тексте

На других побегах того же растения образуются женские шишки красноватого цвета. На их главной оси располагаются мелкие прозрачные кроющие чешуйки, в пазухах которых сидят крупные толстые, впоследствии одревесневающие чешуи. На верхней стороне этих чешуй расположено по два семязачатка, в каждом из которых развивается женский гаметофит - эндосперм с двумя архегониями с крупной яйцеклеткой в каждом из них. На верхушке семязачатка, снаружи защищенного интегументом, имеется отверстие - пыльцевход, или микропиле.

Поздней весной или в начале лета созревшая пыльца разносится ветром и попадает на семязачаток. Через микропиле пыльца втягивается внутрь семязачатка, где и прорастает в пыльцевую трубку, которая проникает к архегониям. Образовавшиеся к этому времени два спермия по пыльцевой трубке попадают к архегониям.

Затем один из спермиев сливается с яйцеклеткой, а другой отмирает. Из оплодотворенной яйцеклетки (зиготы) формируется зародыш семени, а семязачаток превращается в семя. Семена у сосны созревают на второй год, высыпаются из шишек и, подхваченные животными или ветром, переносятся на значительные расстояния.

Строение мужского стробила. Микроспорогенез и микрогаметогенез. На продольном срезе через мужскую шишку хорошо выделяется ось, к которой крепятся микроспорофиллы. В основании каждого из них размещаются гнезда двух крупных спорангиев (пыльцевых мешков). Гнезда микроспорангиев заполнены археспориальной тканью. Процесс микроспорогенеза состоит в том, что клетки археспориальной ткани делятся путем мейоза, в результате образуются тетрады гаплоидных микроспор. Каждая микроспора (пыльцевое зерно) имеет две оболочки: внутреннюю тонкую - интину и наружную, грубую и прочную - экзину. Характерной особенностью микроспор хвойных являются так называемые воздушные мешки, повышающие аэродинамические качества пыльцы, которая распространяется ветром.

Гаплоидное ядро микроспоры начинает делиться обычным митотическим путем. В результате двух, следующих друг за другом митотических делений, образуется четыре клетки: две проталлиальные, антеридиальная и сифоногенная. Проталлиальные (греч. проталлиум - заросток) клетки являются рудиментом вегетативного тела заростка. Эти клетки существуют очень непродолжительное время и вскоре разрушаются. Из сифоногенной (греч. сифон - трубка) клетки развивается пыльцевая трубка. Все дальнейшие изменения происходят с антеридиальной клеткой. Она делится еще один раз и, в результате этого деления, появляются клетка-ножка и спермагенная клетка. Назначение клетки ножки не вполне понятно, а вот при делении спермагенной клетки образуется две мужские гаметы - спермии. На этом процесс микрогаметогенеза заканчивается.

Строение женского стробила. Мегаспорогенез и мегагаметогенез. Более знакомая вам женская шишка (стробил) также имеет ось, к которой крепятся чешуи двух типов: пленчатые кроющие чешуи, в пазухах которых развиваются крупные плодущие или семенные чешуи. В основании семенных чешуй размещается по два семязачатка. Оба процесса: мегаспорогенез и мегагаметогенез происходят в семязачатке. Процесс мегаспорогенеза организован очень просто: внутри нуцеллуса обособляется клетка археспория, которая и становится материнской клеткой мегаспор.

В результате редукционного деления этой клетки образуется тетрада мегаспор, три из которых быстро погибают и идут на питание единственной оставшейся мегаспоре. Из гаплоидной мегаспоры вырастает женский гаметофит, который со временем занимает практически весь объем семени. По своей функциональной роли женский гаметофит является питательной тканью семени - эндоспермом. Необходимо подчеркнуть, что эндосперм голосеменных растений является гаплоидной тканью, в отличие от триплоидного эндосперма цветковых растений.

На верхнем микропилярном полюсе гаметофита образуются два типичных архегония. В брюшке каждого из них находится крупная яйцеклетка. После формирования яйцеклетки женский гаметофит готов к оплодотворению. Оплодотворение совершается внутри семязачатка, при этом спермии по пыльцевой трубке проникают к архегониям и один из них сливается с яйцеклеткой. Вторая пара гамет обычно не дает зиготы. Такой тип оплодотворения называют сифоногамией. Из зиготы со временем развивается зародыш семени. Развитие зародыша - весьма сложный процесс, на деталях которого мы остановимся весьма поверхностно, поскольку это предмет особой дисциплины - биологии развития, которую вы будете изучать позже. При делении зиготы образуется две клетки: терминальная и базальная. Из терминальной клетки развивается так называемый подвесок, а из базальной - зародыш.

Строение зрелого семени. Строение зрелого семени голосеменных растений удобнее всего рассмотреть на примере так называемого «ореха» сосны сибирской. Название орех совершенно не уместно в строго научном смысле, поскольку - это тип плода, а плоды формируются только у покрытосеменных растений. Более правильно называть эту структуру семенем. Зрелое семя сосны сибирской имеет твердые покровы, в виде так называемой скорлупы. Они соответствуют наружным слоям интегумента. Под скорлупой размещается золотисто-коричневая пленочка, которая по своей морфологической природе является внутренним интегументом. Ядро семени главным образом состоит из эндосперма. На заостренном конце ядра имеется черная точка - зарубцевавшееся микропиле. Вокруг этой черной точки размещается небольшая бежевая оборочка - это все, что осталось от нуцеллуса семязачатка. Если аккуратно разрезать семя вдоль, то внутри семени можно обнаружить канал, в котором размещается зародыш. Зародыш прикреплен к подвеску и состоит из зародышевого корешка, гипокотиля - подсемядольного колена и многочисленных семядолей - зародышевых листьев.



Цветковые растения - самый крупный, высокоорганизованный отдел растительного мира, насчитывающий около 240 тысяч видов.

Отдел цветковые, или покрытосеменные, - Magnoliophyta, или Angiospermae

Цветковые включают 165 порядков, 540 семейств, около 13000 родов и, по-видимому, не менее 250000 видов, объединяемых в 2 класса и 12 подклассов.

От голосеменных они отличаются:

1) Семязачатки у них заключены в более или менее замкнутую полость завязи (образованную одним или несколькими сросшимися мегаспорофиллами - плодолистиками), поэтому их чаще называют покрытосеменными.

2) Наличием рыльца. Пыльца попадает не на микропиле семязачатка, а на рыльце.

3) Гаметофиты развиваться более ускоренными темпами, чем гаметофитам голосеменных. Как женский, так и мужской гаметофиты образуются в результате минимального числа митотических делений. Половое поколение цветковых растений лишилось половых органов.

4) Двойным оплодотворением, в результате которого образуется своеобразный триплоидный эндосперм цветковых растений.

5) Наличием плодов, которые участвуют не только в защите семян, но и в их распространении.

В жизненном цикле цветковых доминирует спорофит, который размножается бесполым путем (образуются микро- и мегаспоры), гаметофиты крайне упрощены.

Микроспора целиком превращается в пыльцевое зерно, в нем мужской гаметофит представлен двумя клетками (вегетативная, образующая пыльцевую трубку, и генеративная, образующая спермии).

Весь мегаспорангий превращается в семязачаток и в нем созревает единственная мегаспора. Ядро мегаспоры делится и образует 8-ядерный зародышевый мешок (женский гаметофит).

Органом размножения покрытосеменных (цветковых) растений является видоизмененный репродуктивный (генеративный) побег - цветок.

В обоеполом цветке происходит микро- и мегаспорогенез, микро- и мегагаметогенез, опыление, оплодотворение, развитие зародыша и образование плода с семенами.



Чередование поколений в жизненном цикле покрытосеменных растений: а - взрослый спорофит; 6 - обоеполый цветок; в-пыльник (микроспорофилл), рассеивающий микроспоры; г - завязь (видоизмененный мегаспорофилл - плодолистик) с 1 семязачатком и 1 мегаспорой; д - пыльцевое зерно, в котором микроспора формирует 2 - ядерный молодой мужской гаметофит; е - образование зрелого мужского гаметофита (пыльцевой трубки) и двух мужских гамет - спермиев с параллельным формированием зрелого женского гаметофита (зародышевого мешка) с яйцеклеткой и центральным диплоидным ядром; ж - проникновение спермиев в зародышевый мешок с последующим слиянием одного из них с яйцеклеткой, а второго - с центральным ядром (двойное оплодотворение); з - плод с семенами; и - зрелое семя; к - разрез семени с зародышем и окружающим его триплоидным эндоспермом (развивающимся из центрального ядра); л - проросток

Цветок, уникальная для этого отдела растений структура, содержит дающие начало семенам и плоду репродуктивные органы: тычинки и пестики. Серия делений определенных содержащихся в них клеток (материнских клеток мегаспоры и микроспоры), включая т.н. редукционное деление (мейоз), приводит к образованию половых клеток (гамет) с половинным числом хромосом в каждой. Для оплодотворения мужская гамета (спермий) из пыльцевого зерна (точнее, ее ядро) должна слиться с женской (яйцеклеткой), которая находится в семяпочке, заключенной в завязи пестика. Для этого образуется прорастающая сквозь пестик пыльцевая трубка.

При оплодотворении возникает зигота с нормальным для вида (двойным) числом хромосом. После серии ее делений формируется зародыш. Окружающие его ткани дифференцируются на наружную защитную оболочку семени и питательную ткань (эндосперм). Параллельно завязь (иногда вместе с соседними структурами) видоизменяется, превращаясь в плод. После периода покоя семя прорастает и зародыш развивается в новое растение. Жизненный цикл завершен.

Объяснение в тексте (см. ниже)

На спорофите образуются цветки (2), в цветках, несмотря на все их разнообразие и сложность строения, главными структурами являются тычинки (3) и пестики (4). В тычинках образуются микроспоры, которые тоже называются пыльцой (5), а в пестиках образуются семяпочки, из которых образуются мегаспоры (6,7). Семяпочки развиваются в завязи, и там они хорошо защищены. Из микроспоры должен образоваться мужской гаметофит. Мужской гаметофит крайне редуцирован - он состоит всего из двух клеток. Из одной клетки образуется пыльцевая трубка, а из другой - два спермия. Пыльца различными способами доставляется на рыльце пестика. Рыльце пестика покрыто сахаристой жидкостью, которая, во-первых, способствует прилипанию, а во-вторых, прорастанию пыльцы. Но эта жидкость также выполняет еще одну роль. Она позволяет прорасти пыльце только своего вида. То есть любая другая пыльца, попавшая на рыльце этого пестика, что бывает довольно часто, не прорастает. Внутри семяпочки происходят сложные процессы формирования женского гаметофита. Мегаспора делится три раза, образуется восемь клеток, и одна из получившихся клеток становится яйцеклеткой. Еще две клетки сливаются в центре этого гаметофита, и это образование называется зародышевым мешком. Когда пыльца попадает на рыльце пестика, она начинает прорастать, также, как и у голосеменных, образуется пыльцевая трубка, которая проникает в этот зародышевый мешок, и один из спермиев оплодотворяет яйцеклетку, а второй не отмирает, как у голосеменных, а оплодотворяет центральное ядро. Вначале оно было диплоидным, а в результате становится триплоидным. В результате из яйцеклетки развивается зародыш, а из триплоидного ядра образуется ткань, которая является питательной для зародыша, а затем и для развивающегося проростка. Тот орган, что получается из всех частей цветка после оплодотворения, называется плодом, т.е. семена заключаются в плод (8). Семя (9), попадая в благоприятные условия, прорастает, семенная кожура лопается, а в семени уже в готовом виде находится следующее поколение спорофита. Пока это еще зародыш, который уже имеет два семядольных листика, верхушечную почку и корешок (10). Когда кожура лопается, первым появляется корешок, он заякоривает это будущее растение в почву, начинает самостоятельно питаться, появляются зеленые листья, и в конце концов, этот бывший проросток (11) превращается в растение.



4. Характеристика семейства крестоцветных: распространение, жизненные формы, строение вегетативной сферы, строение соцветий и цветков

водоросль плаун голосеменный крестоцветный

В семействе насчитывается до 380 родов и. около 3200 видов. Расселены они по земному шару крайне неравномерно.

В основном сконцентрированы в умеренной зоне северного полушария, главным образом в Старом Свете. В тропиках представлены единичными родами, приуроченными к горным областям, встречаются там также в интродукции и как сорняки. Небольшое число крестоцветных, произрастающих в южном полушарии, имеет узколокальную приуроченность.

Крестоцветные. Кергеленская капуста (Pringlea antiscorbutica): 1 - общий вид растения с плодами; 2 - цветок. Каулантус вздутый (Caulanthus inflatus): 3 - общий вид растения с плодами. Геококкус крошечный (Geococcus pusillus): 4 - общий вид растения с подземными плодами.



Крестоцветные успешно приспосабливаются к самым разнообразным местообитаниям. Одни из них приурочены к крайним условиям высокогорий, достигая рубежей растительности (4500-5700 м над уровнем моря), где вместе с лишайниками являются пионерами растительного покрова.

Другие произрастают по морским побережьям; одни в своем распространении продвигаются далеко на север и характерны для арктических областей; другие являются обитателями пустынь, полупустынь и степей.

Широко представлены крестоцветные также в лесах, среди степной растительности, на увлажненных местах и даже в воде, но все же определенно преобладают среди них растения засушливых и сухих местообитаний.

Большинство крестоцветных - однолетние или многолетние травы, есть и полукустарнички, у которых одревесневает нижняя часть стебля. Кустарники представлены единичными, преимущественно африканскими и макаронезийскими видами.

Жизненная форма - одно- и многолетние травы, реже кустарники и полукустарники.

Листья очередные, цельные или рассеченные, без прилистников. Соцветие - кисть, в верхней части переходящая в щиток (щитковидная кисть). Цветок правильный, с двойным околоцветником. Чашечка раздельнолистная из 4 чашелистиков в 2 кругах. Венчик раздельнолепестный, из 4 лепестков. Тычинок 6, в 2 кругах: 2 короткие и 4 длинные. Пестик 1, завязь верхняя. При основании пестика имеются нектарники.

Цветок - *Са2+2 Со4 A2+4G(2). Отклонения от данного типа крайне редки: например, уменьшение числа тычинок и редукция лепестков в очень мелких цветках некоторых видов рода клоповник (Lepidium).

Большинство крестоцветных цветут белыми или желтыми цветами, но нередки и виды с различными оттенками розоватых и красноватых тонов, а иногда встречаются темно-бурые лепестки. Соцветия также весьма единообразны и специфичны. Они представляют собой простые или двойные щитковидные кисти, без конечного цветка. В начале распускания соцветия выглядят как щитки, однако вследствие интеркалярного роста нижние части соцветий приобретают кистевидный облик. У многих представителей соцветия функционируют в течение всего вегетационного периода. В них можно обнаружить и раскрывшиеся плоды, и распускающиеся цветки, и плотные бутоны. Подобный тип соцветия, несомненно, выгоден для растений сорных местообитаний, которых много среди крестоцветных.

Семейство крестоцветные (Cruciferae, или Brassicaceae) из порядка Каперцовые (Capparales) - это многолетние или однолетние травы (очень редко полукустарники и кустарники) с очередными простыми листьями без прилистников и соцветиями в виде щитковидных кистей. Прицветники и прицветнички отсутствуют.

Цветки обоеполые, двусторонне - симметричные. Чашелистиков 4, в 2 кругах, причем внутренние при основании с мешковидными выростами.

Лепестков 4, с выраженными ноготками. Тычинок 6, из них 2 короткие и 4 длинные. У основания тычиночных нитей - в различном числе и расположении нектарники - выросты оси цветка. Завязь верхняя, из 2 плодолистиков, 2-гнездная с постенной плацентацией и различным числом анатропных или кампилотропных семязачатков с 2 интегументами.

Столбик с головчатым или 2-лопастным рыльцем. Плоды - стручки (длина превышает ширину не менее чем в 4 раза, или стручочки, у которых длина не более чем в 3-4 раза превышает ширину. Плоды вскрываются 2 створками, с остающейся перегородкой, иногда невскрывающиеся (разламывающиеся на членики) или 1-семянные, орешковидные. Семена без эндосперма.

По положению семядолей зародыши очень разнообразные:

- зародыш спинкокорешковый;

- краекорешковый;

- с вдоль сложенными семядолями;

- с поперек сложенными семядолями;

- со спирально закрученными семядолями и др.

Характерны вместилища мирозина в вегетативных органах и соцветиях.

Многие крестоцветные благодаря высокому содержанию витаминов, особенно витамина С, имеют широкое применение в народной медицине. В траве некоторых видов желтушника (Erysimum) содержится эризимилактон, который используют в сердечных препаратах. Сильное кровеостанавливающее действие оказывает пастушья сумка - одно из популярных растений в тибетской и китайской медицине.

В традиционной медицине свое место нашла Горчица сарептская (Семейство капустные Brassicaceae).

Пастушья сумка (Capsella bursa pastoris) - однолетнее или двулетнее мелкое растение, растет всюду по сорным местам, на дорогах и полях. Когда она развивается как двулетник, имеет розетку перистораздельных черешковых листьев с треугольными зубчатыми долями, а на стебле - мелкие сидячие выемчато-зубчатые листья.

Соцветие - кисть, цветки мелкие, белые, растение голое или с волосками. Плоды - стручочки обратносердцевидные, треугольной формы, сплюснутые со стороны шва, перпендикулярно к перегородке, а потому перегородка уже стручочка.

Горчица сарептская (Семейство капустные Brassicaceae)

Ботаническая характеристика. Однолетнее травянистое растение с ветвистым стеблем высотой до 150 см. Листья очередные, голые; нижние - лировидные, рассеченные или перистораздельные; средние - ланцетовидные, выемчатые; верхние - цельнокрайние, овальной формы. Соцветие - щитковидная кисть. Цветки мелкие, золотисто-желтые, типичного для крестоцветных строения. Плоды - цилиндрические стручки с шиловидным носиком. Стручки линейные, тонкие, бугорчатые, отклоненные от стебля. Семена почти шаровидные, диаметром около 1 мм, серно-сизые, коричневые или светло-желтые (в зависимости от сорта), ясно ячеистые. Цветет в мае-июне, плоды созревают в июне-июле.

Распространение. Как дикорастущее растение горчица сарептская встречается в самых южных районах Европейской России, в частности в Нижнем Поволжье.

Местообитание. Растения широко культивируется в Нижнем Поволжье и на Северном Кавказе. Свое название получила от г. Сарепта (ныне один из районов Волгограда). Еще с дореволюционного времени это был своеобразный центр культуры и переработки горчицы на масло и горчичники. Растение легко дичает, и в настоящее время одичавшую горчицу сарептскую можно встретить как рудеральное растение во многих районах России, преимущественно в населенных пунктах, на пустырях, у дорог, реже как сорное в посевах, на огородах, в садах.

Лекарственное сырье. Семена служат промышленным пищевым сырьем для получения горчичного жирного масла. Последнее получают путем прессования из предварительно обрушенных семян, то есть более или менее освобожденных от семенной оболочки с помощью обдирочных вальцовых машин. Остающийся жмых представляет собой фармацевтическое сырье. После измельчения в виде тонкого порошка (это и есть всем хорошо известная «горчица») его используют для приготовления горчичников, а также получения эфирного масла.

Подлинность жмыха устанавливают по жгучему вкусу и образованию при растирании порошка жмыха с теплой водой характерного эфирного масла, пары которого сильно раздражают слизистые оболочки.

Химический состав. В семенах сарептской горчицы (а также и черной - Brassica nigra Koch., выращиваемой на юго-западе Украины) содержится гликозид синигрин, представляющий собой двойной эфир аллилизотиоцианата с бисульфитом калия и глюкозой. В присутствии воды при оптимальной температуре ферменты, содержащиеся в семенах горчицы, расщепляют гликозид на компоненты. Гидролиз идет в два этапа: вначале с помощью фермента миросульфатазы (сульфатазы - специфические эстеразы, расщепляющие сложные эфиры, образуемые неорганическими кислотами) от синигрина отщепляется бисульфат калия. Затем с помощью другого фермента - тиогликозидазы - расщепляется гликозидная связь у атома серы и образуются глюкоза и аллилизотиоцианат, иначе называемый горчичным эфирным маслом. Семена богаты жирным маслом (до 40%), белками слизистыми веществами.

Фармакологические свойства. Действующим веществом в семенах горчицы является гликозид синигрин, который расщепляется на сахар, кислую сернокалиевую соль и аллиловое горчичное масло в присутствии воды. Именно это масло обуслввливает специфический запах и жгучий вкус горчицы, оно и вызывает раздражение кожи и прилив к этому месту крови, отвлекающее действие.

5. Характеристика семейства вересковые: распространение, жизненные формы, строение вегетативной сферы, строение соцветий и цветков

Вересковые широко распространены по земному шару, большинство представителей вересковых - кустарники или кустарнички, иногда травы, но среди них имеется и крупные деревья. Кустарники и кустарнички из вересковых встречаются и стелющейся формы, такова всем известная клюква (Oxycoccus).

Особое место среди вересковых занимают два наиболее обширных рода - Рододендрон и Эрика, каждый из которых объединяет более восьмисот видов. Ещё один обширный род - Вакциниум (более четырёхсот видов). Суммарное число видов в этих трёх родах составляет более половины от общего числа видов в семействе.

Некоторые виды маклинии (Mackleania) и агапетеса (Agapetes) представляют собой кустарники с длинными цепляющимися побегами. Среди азиатских видов рододендрона, а также среди вакциниевых, в том числе маклинии, известны эпифиты. К ним относятся рододендрон камелиецветный (R.camelliiflorum), рододендрон голубичный (R.vaccinioides), рододендрон деревцовый (R.dendricola) и др. под верхним слоем эпидермы листья эпифитов имеют слой крупных тонкостенных клеток, служащих для запасания воды. Этот признак отсутствует у вересковых, ведущих наземный образ жизни. Семена у некоторых видов снабжены своеобразным придатком, похожим на летучки, что является приспособлением в данном случае не для переноса, а для зацепки за ветви деревьев, на которых они начинают развиваться. Мы в своей работе остановимся на описании тех представителей семейства вересковые, которые относятся к группе психрофитных растений и обитают в тайге и тундре.

Облик вересковых весьма своеобразен, поэтому в ботанике существует понятие «эрикоидный облик». Эрикоидный облик создают деревянистые побеги, покрытые мелкими кожистыми листьями. Во многих случаях листья концентрируются на концах побегов, что хорошо видно у рододендронов. У одних видов листья совершенно голые и имеют глянцевитую поверхность, у других они по-разному опущены. Опущение развивается обычно на нижней поверхности листа, где у большинства вересковых находятся устьица

У многих вересковых (кустарничков и низких кустарников) в почве скрыт почти полностью стволик кустика, например у багульника (Ledum).

У третьих укореняются полегающие ветви, например у кассиопеи (Cassiope), вереска (Calluna).

Древесина у вересковых очень плотная и часто смолистая, напоминающая древесину хвойных. Смолы содержатся и в листьях, иногда выступая на поверхность.

Общие анатомические признаки у вересковых проявляются, прежде всего, в строении стебля.

Общие особенности в строение стебля:

ь стебель имеет четко выраженные три блока - первичная кора, центральный цилиндр и сердцевина;

ь первичная кора образована толстостенными клетками колленхимы, где располагаются хорошо выраженные крупные воздухоносные полости;

ь флоэма и ксилема представлены сплошными кольцами, т.е. стебель имеет типичное непучковое строение с кольцевым способом заложения камбия;

ь сердцевина достаточно крупная, образована паренхимными клетками.

Цветки обычно обоеполые, но встречаются также и однополые. Цветки у большинства представителей семейства актиноморфные (то есть через них можно провести несколько плоскостей симметрии), но встречаются исключения: к примеру, среди рододендронов нередки виды с зигоморфными цветками (то есть через них можно провести только одну плоскость симметрии).

Соцветия могут быть кистевидными, зонтиковидными или щитковидными. Околоцветник двойной; наиболее распространён пятичленный план цветка, но встречаются также виды с двух-, трёх-, четырёх- и семичленными цветками. Чашечка обычно сростнолистная, но встречаются виды и с раздельнолистной чашечкой; чашечка нередко остаётся при плодах. Венчик обычно спайнолепестный, реже раздельнолепестный, о 4-5 лепестках. Тычинки и лепестки прикреплены к подпестичному нектарному диску. Тычинок обычно десять, в двух кругах, при этом тычинки в наружном круге противостоят чашелистикам. Тычинки свободны, редко внизу срастаются с венчиком. Оба круга тычинок развиваются одинаково. Тычинки, как правило, снабжены придатками-рычагами, способствующими опылению насекомыми. Пыльники вересковых вскрываются порами; у пыльников обычно имеются придатки в виде рожек.

Пыльники обращены внутрь, прикреплены основанием или ниже средины, с растрескивающимися свободными половинками, реже приросшие всей длиной и раскрывающееся на верхушке дырочками или косыми щелями. Завязь 4-5-гнёздная, реже 2-3-гнёздная, у большинства видов верхняя, у некоторых - нижняя (например, у представителей рода Вакциниум), обычно из пяти плодолистиков (их число может составлять от четырёх до десяти). Семязачатки - с двумя интегументами. Число семязачатков различно. Семязачатки могут быть как анатропными, так и кампилотропными. Столбик простой, выходит из выемки в верхушке завязи, длинный, с цельным или слабо лопастным рыльцем. Плацентация - центрально-угловая.

Вереск - превосходное кровоочистительное и мочегонное средство, лекарство при камнях в мочевом пузыре и почках, ревматизме и подагре. При экземе также используется чай из вереска.

Рододендрон используется для очищения крови, а также как мочегонное средство, при подагре и ревматизме.

Багульник применяется при коклюше, ревматизме и кожных сыпях; в гомеопатии - при бронхитах, ревматизме и подагре, а также при различных кожных заболеваниях.

Зимолюбку используют при воспалениях мочевого пузыря, болях в почках и водянке. При болезнях почек следует обязательно посоветоваться с врачом. В народной медицине отвар травы зимолюбки рекомендуют при нарушениях менструального цикла, в качестве кровоостанавливающего средства при всех видах кровотечений, а также наружно при лечении гнойных ран.

Вереск обыкновенный (Calluna vulgaris) - лекарственное растение, принадлежащее к семейству вересковые. Это невысокий вечнозеленый кустарничек, к тому же, он долгожитель, может расти до 45 лет. Вереск образует сплошные заросли на влажных почвах. Его стебли сильно ветвятся, их длина может быть около метра. Стебли обычно полегают, а ветви изгибаются кверху, на которых находятся тесно прижатые линейно-ланцетные листья. На конце веточки находится колокольчатый венчик розового цвета, но бывает белого цвета, наполовину надрезанный. Гроздья венчика состоят из мелких цветков с четырьмя лепестками бледно-фиолетового цвета. Вереск начинает цвести в середине лета, созревание плодов происходит в начале осени. Плод - пушистая сферическая коробочка, диаметром до 2 мм, наполненная многочисленными мелкими семенами.

Вереск распространен по всей Европе, европейской части СНГ и в Сибири. Он обычно растет на влажных песчаных почвах, на торфяниках сосновых и смешанных лесов. Вереск также встречается в сухих лесах, верховых болотах, дюнах, на почве, содержащей небольшое количество извести.

В лечебных целях применяют цветки или всю цветущую верхушку растения. Их собирают в конце цветения. Аптечные упаковки имеют названия - цветки вереска или трава вереска. Растение входит в состав разных фармацевтических препаратов.

Вечнозелёный, сильно ветвящийся кустарничек с мелкими трёхгранными листьями.

Цветки мелкие, в однобоких кистях. Чашечка длиннее венчика, окрашена, как и венчик, в лилово-розовый цвет.

Размножается преимущественно семенами.

Вереск содержит более 5% дубильных веществ, 1,5% арбутина, крахмала, смолы, фумаровую, лимонную и другие кислоты, камеди, сапонины. В реакции с водой арбутин образует гидрохинон, обладающий антибактериальной активностью. Еще в вереске есть минеральные вещества, флавонгликозиды, кремниевая кислота, ферменты и др.



Список использованной литературы

1. Еленевский А.Г., Соловьева М.П., Тихомиров В.Н. Ботаника. Систематика высших или наземных растений. - М.: Академия, 2004. - 432 с.

2. Ботаника. Систематика высших, или наземных, растений. Еленевский А.Г., Соловьева М.П., Тихомиров В.Н. - М: Академия, 2006. - 464 с.

3. Жуковский П.М. Ботаника. - М.: Колос, 2002. - 623 с.

4. Ботаника: в 4 т. Т. 3: Высшие растения. Тимонин А.К. - М: Академия, 2007. - 352 с.

5. Тихомиров Ф.К. Ботаника. - М.: Высш. шк., 2008. - 439 с.

6. Тутаюк В.Х. Анатомия и морфология растений. - М.: Высш. шк., 2006. - 317 с.

Размещено на Allbest.ru

...