Значение растений

- точки роста (вольфия, ряска); - в виде укороченной зоны роста для розетки листьев и лишь во время цветения образует побег для выноса на поверхность цветов (ежеголовник, частуха подорожниковая, стрелолист); - выступает как якорь для плавающих форм (чилим, горец земноводный); - образует мощные корневища с большим запасом питательных веществ (рогоз, тростник, кубышка).

Корень: - в ряде случаев отсутствует (роголистник, вольфия);

- у некоторых заметно редуцирован (элодея канадская); - часто мочковатый (ежеголовник, частуха); - у плавающих выступает как орган равновесия (ряска), или ассимиляции (чилим).

Листья высших водных растений. Чаще всего они видоизменяются в сторону усиления всасывающей функции. Так, например, у многих сильно погруженных растений подводные листья тонкие и нежные (рдесты, валлиснерия, элодея) или сильнорассеченные (уруть, роголистник, пузырчатка, водяной лютик).

Еще одним направлением их видоизменения является усиление плавучести растения в целом. При этом часть листьев или отдельные участки листьев превращаются в поплавки (телорез, чилим, эйхорния).

Часто отмечается увеличение размеров плавающих на поверхности листьев (виктория), а также усиление их морфологического разнообразия, например, деление на подводные, плавающие и надводные листья (стрелолист), у некоторых - на ассимиляционные и ловчие листья (пузырчатка).

1.8 Генеративные органы растений

Генеративными органами растений являются те части многоклеточного растения, которые осуществляют и обеспечивают функцию размножения данного растения. Напрямую к таковым органам могут быть отнесены:

СПОРАНГИИ, т.е. органы бесполого размножения (в них формируются споры) и ГАМЕТАНГИИ - органы полового размножения (в них формируются половые клетки).

Гаметангии у высших споровых растений представлены антеридиями и архегониями. Расположены они на видоизмененных листьях (спорофиллах). Срастаясь в компактные образования они могут давать сорусы (на листьях папоротников). Компактно расположенные спорофиллы могут образовывать «спороносные колоски» или стробилы (хвощи, плауны).

· Примечание. У большинства растений процессы бесполого и полового размножения пространственно разделены. У высших семенных - объединены. При этом у высших голосеменных растений генеративные органы внешне похожи на стробилы более ранних форм. Собрания женских стробил у них часто называются «женской шишкой» или просто шишкой. В ней происходит процесс оплодотворения.

ЦВЕТОК - генеративный орган наиболее развитой группы высших растений, относящихся к классу покрытосеменных. В цветке процессы бесполого и полового размножения пространственно совмещены. Цветок (или их совокупность, т.е. - соцветие) впоследствии даёт еще один орган, связанный размножением - ПЛОД.

Цветок - это видоизмененный укороченный побег, приспособленный для образования микро- и мегаспор, гамет, а также для перекрестного опыления. В результате опыления и последующего полового процесса (оплодотворения) развиваются семена и плоды.

Части цветка: стеблевая (цветоножка, цветоложе) и листовая (чашелистики, лепестки, тычинки, пестики). Все элементы - видоизмененные листья. Расположены на цветоложе кругами (циклические цветы) или по спирали (ациклические цветы). Чаще всего включает 4 или 5 звеньев.

Совокупность чашелистиков - чашечка (Calyx), в цветовой формуле обозначается значком Ca.

Совокупность лепестков - венчик (Corolla), обозначается - Co. Обычно ярко окрашен. Много форм.

Совокупность тычинок - андроцей (Androeceum), обозначается - A. Дает пыльцу (мужские гаметофиты).

Совокупность пестиков - гинеций (Gynoeceum), обозначается - G. Содержит завязь (в ней семезачатки).

Чашечка и венчик объединяются в ОКОЛОЦВЕТНИК

(стерильная часть цветка). Если в нём один элемент - околоцветник простой (P- Perianthium), если два - сложный.

Формула цветка - условное обозначение его строения при помощи букв, символов и цифр.

Буквы Ca, Co, А, G указывают на звено цветка; цифры возле букв - на число элементов в данном звене; знак бесконечности - непостоянное число элементов (лепестков); цифры в скобках - сросшиеся элементы в данном звене; буква P - околоцветник простой; знак звездочки * - цветок симметричный или актиноморфный; знак - цветок ассиметричный или зигоморфный; знак зеркала + - женский пестичный цветок; знак > - мужской тычиночный цветок; объединение знаков +>- обоеполый цветок; черточка внизу от цифры, например, 3 - завязь верхняя (и наоборот).

Примеры: *+> РАG - камыш озерный;

+> CaCoАG - одуванчик.

ТИПЫ СОЦВЕТИЙ.

- МОНОПОДИАЛЬНЫЕ (простые и сложные) - имеется четко выраженная ось первого порядка.

Простые моноподиальные: колос, початок, кисть, щиток, зонтик, головка, корзинка. Сложные моноподиальные: сложный колос, сложный зонтик, метелка, сложный щиток.

- СИМПОДИАЛЬНЫЕ - главная ось в соцветии не выделена.

Типы симподиальных соцветий: монохазий, дихазий, плейохазий.

ОПЫЛЕНИЕ - заключается в процессе перенесении пыльцы на пестик. Осуществляется: ветром, насекомыми, птицами, животными.

ОПЛОДОТВОРЕНИЕ - процесс слияния мужских и женских половых клеток. У цветковых растений существует двойное оплодотворение (один спермий сливается с яйцеклеткой, другой - с диплоидным ядром). Открыто С. Навашиным в 1898г.

ПЛОДЫ.Плод - это конечный этап развития репродуктивной сферы цветковых растений. Внутри них содержатся семена, т.е. своеобразные «единицы воспроизведения, расселения и выживания» растений. Плод образуется после оплодотворения из разрастающихся частей цветка (завязи, чашечки, околоплодника).

Классификация плодов. Существует много классификаций.

1. По сложности строения: простые и сложные.

2. По консистенции плода: сухие и сочные.

3. По типу гинеция: апокарпии, монокарпии, ценокарпии и псевдокарпии.

4. По внешнему виду: листовка, костянка, земляничина, орешек, боб, стручок, стручочек, коробочка, яблоко, ягода, померанец, орех, зерновка, семянка, желудь, тыквина, крылатка и др.

1.9 Размножение растений. Особенности размножения водных растений

водный растение размножение таксон

РАЗМНОЖЕНИЕ - это присущее всем живым существам свойство воспроизведения себе подобных, обеспечивающее непрерывность и преемственность жизни.

Формы размножения растений.

Половое - новое поколение появляется в результате слияния особых (половых) клеток (гамет), генетически разнородных и имеющих уменьшенный (гаплоидный) набор хромосом.

Бесполое - новое поколение начинает развиваться в результате отделения от материнского растения либо группы клеток (ВЕГЕТАТИВНАЯ ФОРМА бесполого размножения), либо отдельных клеток-спор (СОБСТВЕННО БЕСПОЛАЯ ФОРМА размножения).

Вегетативное размножение является одной из характерных особенностей растений.

· Кроме высших растений имеет место у слизевиков, грибов, лишайников, водорослей.

В основе размножения любых, в том числе многоклеточных, организмов лежит размножение клеток, т.е. её деление.

· Одно из основных положений КЛЕТОЧНОЙ ТЕОРИИ - «в основе непрерывности жизни лежит клетка», или по Вирхову - «клетка может возникнуть только из предшествующей клетки».

Типы деления клетки:

Амитоз - прямое деление. Осуществляется без подготовки. У высших растений - в старых клетках;

Митоз (кариокинез) - непрямое деление. Основной тип при росте массы тела. Осуществляется с подготовкой - в интерфазе клеточного цикла количество генетического материала удваивается и затем, во время собственно митоза, возвращается к исходному количеству;

Мейоз - редукционное деление. Состоит из двух быстро следующих друг за другом делений. Во время второго удвоения числа хромосом не происходит. В результате в 4-х дочерних клетках число хромосом уменьшается вдвое. Такие клетки называются гаплоидными.

Соотношение форм размножения в онтогенезе.

В онтогенезе половое и бесполое размножение растений, как правило, последовательно сменяют друг друга.

/* Имеет место так называемая «смена ядерных фаз и поколений».

У разных групп растений значимость тех или иных форм размножения может сильно отличаться.

Все количеству половых размножений в онтогенезе растения делятся МОНОКАРПИЧЕСКИЕ (половое размножение бывает лишь один раз в жизни) и ПОЛИКАРПИЧЕСКИЕ (половое размножение в течении жизни бывает несколько раз).

Особенности размножения водных растений различных систематических групп.

Водные растения - сборная группа различных по уровню организации объектов. Поэтому и характер их размножения по группам также существенно различается.

Одноклеточные сине-зеленые «водоросли». Полового процесса нет. Размножение - прямым делением клеток (амитоз).

Одноклеточные водоросли (зеленые, пирофитовые, эвгленовые и другие). Основу размножения составляет непрямое (путем митоза) деление клеток. Половой процесс и образование зигот обычно связаны с ухудшением условий обитания и необходимостью зимовки. Обычно активное размножение имеет место на гаплоидной стадии развития. Реже - на диплоидной (диатомовые).

Многоклеточные водоросли. Имеет место сочетание полового и бесполого размножения. Однако у разных групп соотношение их может быть различным.

Многоклеточные зеленые. У самых простых возможно размножение за счет разделения тела (нитевидного) на части, т.е. вегетативное размножение (кладофора, спирогира). У более сложных - преобладает образование спор и прорастание из них многоклеточных растений, т.е. настоящее бесполое размножение (улотрикс).

У некоторых (ульва) увеличение численности идет, как за счет прорастания ранее «выброшенных» спор (бесполое размножение), так и за счет прорастания ранее оплодотворенных половых клеток (половое размножение).

Харовые водоросли. Сочетание вегетативного (клубеньки на ризоидах и др.) и полового размножения (оогонии и антеридии дают половые клетки, после слияния клеток образуется зимующая зигота).

Бурые и красные водоросли. Иногда вегетативное размножение частями таллома или выводковыми почками (саргассум, филлофора, сфацелярия, порфира) в равной мере сочетается с половым и бесполым. У наиболее высокоорганизованных бурых преобладает бесполое размножение с образованием спор (ламинария, фукус).

Высшие водные споровые растения. Размножение бесполое (спорами) и вегетативно.

Высшие водные семенные растения. Размножение половое (семенами) и вегетативно (элодея). У абсолютного большинства обязателен вынос цветов для опыления в воздушную среду.

1.10 Смена ядерных фаз и поколений у растений различных систематических групп

Жизненный цикл растений, особенно высокоорганизованных, достаточно сложен. Прежде всего, потому, что в нем наблюдается изменение не только внешнего вида растений, но и их внутренней клеточной организации, изменение характера размножения: бесполого на половое, и, наоборот, полового на бесполое. Это регулярное изменение целого комплекса внешних и внутренних характеристик растений в процессе их жизни называют «сменой ядерных фаз и поколений».

«Ядерные фазы». Под ядерной фазой понимается отрезок времени в жизни растения, когда количество хромосом в каждой клетке его тела устойчиво поддерживается на одном уровне.

Если количество гомологичных хромосом в клетке двойное (2 n) - тогда их набор называется ДИПЛОИДНЫМ, если одинарное (1n) - тогда их набор называется ГАПЛОИДНЫМ.

Растение, все клетки которого содержат диплоидный набор хромосом (2n), называется диплонтом. Растение, все клетки которого содержат гаплоидный набор хромосом (1n), называется гаплонтом.

«Смена ядерных фаз» - это переход растения от существования в одной фазе (диплоидной) к существованию этого же растения в другой фазе (гаплоидной) и наоборот. Переход от диплонта к гаплонту осуществляется с помощью мейоза (редукционного деления). Переход от гаплонта к диплонту осуществляется с помощью полового процесса - через оплодотворение, т.е. через слияние женской и мужской половых клеток.

Обе фазы существования растения не могут считаться абсолютно различными, т.к. при разном количестве ядерного материала сам этот материал однотипен. Поэтому, несмотря на имеющееся различие в размерах, форме тела и форме существования растительного организма на 1n и 2n уровнях, это все считается ОДНИМ РАСТЕНИЕМ. Одним растением на разных фазах существования.

У подавляющего большинства низших водных растений (водорослей) в жизненном цикле доминирует гаплонт. У высших растений, в первую очередь у цветковых, среди которых заметную часть составляют высшие водные растения, имеет место абсолютное доминирование диплонта. Пример смены ядерных фаз на примере некоторых групп водорослей показан на рис.9.

Поддержание постоянного уровня наследственного материала в клетке во время любой из этих двух ядерных фаз осуществляется с помощью непрямого деления клеток, т.е. митоза. Это возможно потому, что при подготовке к митозу в клетке происходит предварительное удвоение числа хромосом, а затем - во время самого митоза, возвращение к их исходному уровню (гаплоидному или диплоидному).

Рис. 9. Смена ядерных фаз у водорослей.

Поколения. Растения, в отличие от животных, могут образовывать многоклеточные организмы не только в той фазе своей жизни, когда клетки имеют двойной набор хромосом (диплоидный), но и в той её фазе, когда каждая клетка имеет одинарный набор хромосом (гаплоидный). Первые могут продуцировать споры и потому называются спорофитами, или бесполым поколением, вторые - могут продуцировать гаметы и потому называются гаметофитами, или половым поколением.

«Смена поколений» - это смена форм размножения, полового на бесполое, бесполого на половое.

Процессы смены ядерных фаз и поколений взаимосвязаны. Однако характер их соотношения в разных систематических группах различается. Общая тенденция в эволюции растений - уменьшение продолжительности гаплоидной фазы жизни и редукция гаметофитов (рис.10).

Рис.10. Схема изменений соотношения

гаметофита (n) и спорофита (2n):

1 - водоросли, 2 - мхи,

3- папоротники,

4 - голосеменные,

5 - покрытосеменные.

Соотношение ядерных фаз и поколений у растений разных систематических групп.

Группа растений	Стадии
	Гаметофит	Спорофит
Большинство зеленых водорослей	95% времени существования. Все тело водоросли.	5% времени существования. Только зигота.
Некоторые зеленые (ульва, энтероморфа) и многие бурые водоросли.	50% времени. Водоросль с органами полового размножения.	50% времени. Водоросль с органами бесполого размножения.
Мхи	80% времени. Само тело мха.	20% времени. Спорогоний.
Папоротники, хвощи, плауны	15% времени. Заросток.	85% времени. Тело растения.
Семенные растения	5% времени. Пыльца (2 клетки), многоклеточный эндосперм (у голосеменных) или зародышевый мешок (8 клеток у покрытосеменных)	95% времени. Все тело растения (включая корень, стебель, лист, большую часть цветка и плода)

1.11 Эволюция растительного мира и смена приспособлений в связи с выходом растений на сушу

Растительный мир Земли формировался на протяжении всего периода существования жизни на планете. Большую часть этого времени он был связан только и исключительно с водной средой. И лишь относительно недавно, по историческим меркам, появились привычные сегодня наземные растения.

Появление жизни на Земле. Около 3,9 млрд. лет назад (архейская эра). В воде, в виде анаэробных сообществ архебактерий и прокариот, способных к фотосинтезу без выделения кислорода, либо к хемосинтезу (в том числе в толще вод). Сегодня эта группа живых организмов представлена пурпурными и зелеными серными бактериями. Весь начальный период формирования жизни сопровождался активными тектоническими процессами, Земля имела бескислородную восстановительную атмосферу. В это время возникали древнейших осадочных пород.

Появление первых продуцентов и оксигенного фотосинтеза. Около 2,6 млрд. лет назад (протерозойская эра). Вся жизнь по-прежнему в воде. Начало активной жизнедеятельности цианобактерий. Начали активно использовать воду в качестве донора электронов и выделять кислород. Анаэробный мир постепенно превратился в аэробный.

Появление первых эукариот. Около 1,8 млрд.лет назад. Вся жизнь в воде. К цианобактериям добавились первые водоросли. Сначала фотосинтезирующие безжгутиковые, затем - жгутиковые. Преобладали планктонные, свободноплавающие организмы.

Формирование разнообразных групп эукариотических организмов. Около 1,4 млрд.лет назад. Существенно увеличилось число видов водорослей. Сложились альгобактериальные комплексы. Возможно - первые колониальные водоросли.

Первые многоклеточные животные и донные водоросли. Около 0,95 млрд. лет назад. Начали появляться настоящие донные формы водорослей (преимущественно красные).

Разнообразие водорослей. Около 0,57млрд.= 570млн. лет назад (кембрий). Наземные растения неизвестны. Вся растительная жизнь в воде. Большое разнообразие водорослей: зеленые, бурые, красные, пирофитовые, эвгленовые и другие. Появились первые организованные хлоропласты у зеленых растений. Возможен выход единичных видов на сушу.

Первые наземные растения. Около 500 - 510 млн.лет назад (ордовик) Вероятное появление первых наземных растений. По-прежнему, абсолютное господство водорослей.

Выход растений на сушу. Около 440-450 млн. лет назад (силур). Выход растений - риниофитов на сушу. Появились первые настоящие стебли. Возможно, существуют некоторые мхи. Господствуют водоросли. Из животных - морские беспозвоночные, архаичные рыбы. Приспособления растений к обитанию на суше: появление проводящих элементов и покровных тканей.

Массовое расселение первых наземных растений. Около 410-420 млн.лет назад (девон). Среди наземных растений - плауновидные, членистые, папоротникообразные, мхи. К концу девона вымерли риниофиты. Появились первые настоящие листья. Первые голосеменные. Из животных - амфибии, насекомые. В морях господствуют водоросли.

Приспособления к обитанию на суше у растений: появление аппарата для регуляции газообмена.

Появление лесов и первых настоящих семян. Около 350-360 млн. лет назад (нижний карбон). Мощные каменоугольные леса из папоротниковидных, плауновидных и хвощевидных.

Расширяется флора голосеменных - семенные папоротники, кордаиты, саговники, хвойные.

Приспособления к обитанию на суше: выработка механизмов

для защиты зародыша от высыхания и нехватки пищи.

Смена наземных растительных форм. Около 285 млн. лет назад (пермь). Упадок плауновидных, хвощевидных, папоротниковидных. Массовое распространение голосеменных. Их господство.

Около 230 млн.лет назад (триас). Вымирают крупные папоротники и хвощевидные. Основа наземного растительного покрова - саговники и беннетиты, гинкговые и хвойные. Первые млекопитающие. Разнообразие рептилий.

Около 195 млн. лет назад (юра) Расцвет голосеменных. В водоемах появились диатомовые водоросли. Расцвет рептилий. Обычны гигантские ящеры. Первые птицы.

Приспособления к обитанию на суше: появление приспособлений к повышенной сухости воздуха.

Первые цветковые растения. Около 137 млн.лет назад (мел). Быстрое распространение флоры покрытосеменных, первые травянистые растения, упадок голосеменных.

Расцвет покрытосеменных. Около 67 млн. лет назад (кайнозой, палеоген). Расцвет флоры покрытосеменных. Многочисленны ныне реликтовые хвойные. Расцвет млекопитающих.

Около 25 млн. лет назад (кайнозой, неоген). Преобладает древесная растительность, к концу неогена начало оледенения

Приспособления к обитанию на суше: ускоренный цикл развития и образования семян.

Современный состав флоры. Около 1-2 млн.лет назад (кайнозой, четвертичный период). Флора близка к современной, неоднократные оледенения. Широкое развитие травянистых форм растений. Формирование современных климатических зон.

1.12 Систематика растений. Искусственные и естественные системы

СИСТЕМАТИКА - занимается классификацией растений и выяснением их эволюционных взаимоотношений. Известно более 350 тысяч (по некоторым источникам - до 500 тысяч) видов растений.

Основная задача систематики - наведение порядка в море растительных форм. Существует множество разнообразных классификаций и систем растений.

В истории систематики растений обычно выделяют 4 периода:

1-й период - описательной или утилитарной систематики (самый

древний и длительный). Растения распределялись на группы по их хозяйственному, т.е. утилитарному значению: съедобные, ядовитые, лекарственные, красильные, текстильные, и т.п. Феофраст, Плиний Старший, Диоскорид и др.

2-й период - искусственных систем (XVI - XVIII вв. до К. Линнея

включительно). Растения объединяются по одному произвольно взятому морфологическому признаку - жизненной форме (дерево, кустарник или травы у Цезальпини, число долей в семени у Морисона и Рея, особенности цветков у Ривикуса и др.). В этот период было введено понятие рода (Турнефор), бинарный принцип систематики (К. Линнея). Высшее достижение периода - система Карла Линнея (1707-1778). В основе - счетные признаки цветка (тычинки) Подразделял растения на 24 класса. Система К. Линнея охватывала около 10 тыс.видов.

3-й период - естественных (натуральных) систем - растения

объединяются по совокупности признаков. Свои системы предлагали А. Жюсье, А. Декандоль, Эндлихер, Радожицкий, Линдлей, Броньяр, Гофмейстер. Ярко выражено желание расположить все существующие группы растений на основе преемственного развития.

4-й период - филогенетической систематики (2-я половина XIX

века - начиная с развития теории эволюции и работ Ж. Ламарка и Ч.Дарвина, до наших дней). Деление растений производится на основе их происхождения и родственных связей. Первая филогенетическая система - в 1864г.. (А.Браун). В конце ХХ века - более 30 систем.

Филогенетические системы делятся на две группы в соответствие с базовыми теориями происхождения цветка.

1-я группа - в основе теория ложного цветка (псевдантия). По ней

цветок произошел от редуцированного «соцветия» оболочкосеменных (эфедра). Примитивны древесные растения с невзрачными и ветроопыляемыми соцветиями. Яркие представители этого направления: Энглер, Веттштейн.

2-я группа - в основе теория истинного цветка (эвантия). По ней

цветок произошел от видоизмененного побега, или шишки голосеменных. Примитивны те растения, где цветок по структуре близок к шишке (многоплодниковые). Яркие представители этого направления: Галлир, Бесси. В подготовке «эвантовой теории» участвовал немецкий поэт В. Гете.

Существует еще одна - стробилярная теория происхождения цветка. Авторы: Арбер, Паркини. Стробилярная теория развивает и подтверждает перспективность 2-го направления (эвантовой теории). На это направление чаще всего опирается современная систематика цветковых растений.

Помимо перечисленных теорий существуют и другие точки

зрения на развитие и формирование современного растительного мира. В частности - существует и разрабатывается теория о полифилетичном происхождении растений, т.е. от разных исходных форм . Особый интерес эта теория представляет в связи с проблемой установления родственных связей у простейших растений, т.е. у водорослей, где исходными формами разных групп действительно могут быть существенно различающиеся группы организмов.

Наиболее вероятные направления эволюционных изменений растений.

У ВОДНЫХ РАСТЕНИЙ (водорослей)

- от ничтожных размеров (одноклеточные) к крупным и объемным формам (бурые водоросли);

- от простейших форм с минимальной поверхностью (шар) к увеличению поверхности за счет появления палочковидных, цилиндрических, пластинчатых, нитевидных и ветвистых форм;

- от одноядерности к многоядерности (неклеточные формы - каулерпа 30-100см) и многоклеточности;

- от прокариот к эукариотам;

- от безжгутиковых эукариот к жгутиковым;

- от красных, желто-зеленых, золотистых к бурым, зеленым и харовым.

У НАЗЕМНЫХ РАСТЕНИЙ (высших цветковых)

- от сравнительно невысоких толстоствольных маловетвящихся розеточных деревьев (пальмы, дынное дерево) к крупным, "настоящим" деревьям с хорошо развитым стволом и мелковетвящейся кроной;

- от деревьев - к кустарникам, кустарничкам, многолетним и однолетним травам;

- от прямостоячего стебля к стеблям вьющимся, цепляющимся, стелющимся;

- от вечнозеленых к листопадным;

- от простых цельных листьев к простым расчлененным и сложным листьям;

- от сложного соцветия к простому;

- от цветков с многими осями симметрии (актиноморфных) к цветкам с одной осью симметрии (зигоморфным);

- от цветком с большим и неопределенным числом элементов к цветкам с небольшим и фиксированным числом частей цветка;

- семена с двумя семядолями к семенам с одной семядолей и др.

1.13 Сине-зеленые «водоросли» (бактерии)

Сине-зеленые водоросли или Цианеи (Cyanophyta) формально к растениям не относятся и принадлежат к царству дробянок. Часто их называют сине-зелеными бактериями или цианобактериями. Они древнее водорослей и растений. Известны из докембрийских отложений.

Являются Прокариотами - нет ядерной оболочки, т.е. оформленного ядра, хромосом, митохондрий, органелл, в том числе хлоропластов. Всё в них связано с элементарной клеточной мембраной.

Обычно очень мелкие - диаметр клеток не более 10мкм, у эукариот - обычно более 10мкм. Они весьма близки по своей организации к группам наиболее древних фотосинтезирующих организмов, часть которых существует и ныне в виде пурпурных и зеленых бактерий. Иногда для них предлагается ввести следующие названия: Rhodobacteria - пурпурные бактерии, Chlorobacteria - зеленые бактерии и Cyanobacteria - сине-зеленые бактерии. Но пурпурные и зеленые бактерии осуществляют фотосинтез без выделения кислорода, а сине-зеленые - с выделением кислорода. Есть отличия и в составе хлорофиллов и в составе других .пигментов.

Характерные особенности сине-зеленых «водорослей» (бактерий):

- Имеются особые цветные пигменты: синие - фикоциан,

аллофикоциан; и красный - фикоэритрин, располагащиеся в поверхностном слое. Этот слой называется хроматоплазмой.

- При фотосинтезе образуют не крахмал, а гликоген и волютин.

- Нет полового процесса.

- Оболочка из пектиновых веществ. Способна ослизняться.

Клетки располагаются в слизистых скоплениях. Размеры скоплений значительны.

- Размножение путем деления клеток или разрыва нитей

(получаются при этом гормогонии).

- У нитчатых могут образовываться специализированные

клетки-гетероцисты (с сильно утолщенными стенками, более гомогенной структурой и почти полным отсутствием фикоциана, фикоэритрина и других пигментов).

- Гетероцисты - по ним рвутся нити, с ними связано свойство

цианей фиксировать атмосферный азот.

- Образуют споры - клетки с толстой оболочкой. Споры

переполнены запасными веществами. ДНК в них может быть в 20 раз больше, чем в вегетативных клетках. Внутри спор могут образовываться эндоспоры для размножения.

- Имеют газовые вакуоли (псевдовакуоли) - либо всегда, либо

на определенных стадиях. Наличие газовых вакуолей дает цианеям преимущество в конкурентной борьбе за свет. Поэтому при наличии благоприятных условий (свет, тепло, биогены) цветение водоемов дают чаще других именно они.

- На всех этапах жизни полностью отсутствуют жгутиковые стадии.

Место обитания. Преимущественно - в пресных водах. Вместе с этим и во многих других биотопах, причем как в сырых, так и относительно сухих (пустынных) местообитаниях. В верхнем слое почвы. На камнях и в камнях. На коре деревьев. В горячих источниках. В криофильных сообществах, т.е. на льдах и на снегу. Некоторые виды обитают в море. Их массовое размножение («красные приливы» в Красном море) может вызывать гибель рыбы. Ряд видов входит в состав лишайников в качестве фитобионта.

Значение. Являются важным элементом водных экосистем. Во время сукционных вспышек дают существенную часть первичной продукции водоема. Однако не все виды сине-зеленых водорослей употребляются в пищу обитателями водоема. Прижизненные выделения и продукты посмертного разложения многих сине- зеленых водорослей ядовиты. Поэтому чрезмерное размножение сине-зеленых «водорослей «(«цветение воды») может приводить к заморным явлениям и гибели рыбы. У большинства пресноводных сине-зеленых водорослей температурный оптимум около +30⁰С. Их массовое развитие в планктоне обычно начинается после прогрева воды. Есть исключения. Некоторые виды осциллаториевых могут «цвести» подо льдом, т.е. при температуре около 0⁰С. Есть виды съедобные для человека (спирулина). К положительным свойствам относится способность цианей увеличивать число азотных соединений в воде и почве за счет фиксации азота непосредственно из атмосферы (повышение «плодородия»).

Преобладающий тип морфологической структуры - пальмеллоидный (клетки помещены в достаточно крупные слизистые тела). Кроме него у цианей известны: коккоидная и нитчатая морфологические структуры. Соседние клетки колоний часто соединяются плазмодесмами.

По комплексу признаков занимают промежуточное положение между фотосинтезирующими бактериями и эукариотными водорослями. С первыми их роднит примитивность строения (прокариоты), со вторыми - фотосинтез с выделением кислорода.

Число известных видов. Около 1400 видов.

Систематика. 3 класса: хроококковые, хамесифоновые, гормогониевые. Различаются морфотипом.

Класс Хроококковые: обычно колониальные, реже одиночные, размножение делением.

Класс Хамесифоновые: чаще одноклеточные, размножение эндо и экзоспорами.

Класс Гормогониевые: нитчатые, размножаются гормогониями. Есть споры

Важнейшие представители:

Из хроококковых: Род микроцистис - колонии. Вызывают "цветение" в рыбоводных прудах. Род глеокапса - могут образовывать разноцветные корочки на поверхности почвы. Кроме указанных входят роды: афанотеце, глеотеце, эукапсис, целосфаерикум, гомфосфаериа, мерисмопедиа и др. (рис. 11).

Из хамесифоновых: Роды - дермокапса , хамесифон (рис.11). Все они - эпифиты. Прикрепляются к субстрату.

Из гормогониевых: Роды: осциллатория, спирулина, триходесмиум - нити из одинаковых клеток. Роды: носток, анабена, афанизоменон, калотрикс, ривулярия - нити из разных по форме клеток. Роды: стигонема (рис. 11), мастигокладус - нити разветвляющиеся.



Рис. 11. Представители различных родов сине-зеленых водорослей:

1 - Synechococcus, 2 - Dactylococcopsis, 3- Merismopedia, 4 - Gloeocapsa,

5 - Gomphosphaeria, 6 - Microcystis, 7 - Chamaesiphon, 8 - Eucapsis, 9 - Coelosphaericum, 10 - Aphanothece, 11 - Gleothece, 12 - Nostoc, 13 - Anabena, 14 - Cylindrospermum,

15 - Anabaenopsis, 16 - Schizothrix, 17 - Calothrix, 18 - Oscillatoria, 19 - Spirulina,

20 - Phormidium, 21 - Stigonema.



1.14 Грибы. Слизевики. Лишайники

ГРИБЫ (MYCOTA или FUNGI). Очень обширная и разнообразная группа организмов. Насчитывает около 100 тыс. видов. Выделяются в отдельное царство.

ОСОБЕННОСТИ - Сочетают признаки растительных и животных.

На растения похожи тем, что имеют абсорбтивный (всасыванием через поверхность) способ питания, неограниченный верхушечный (апикальный) рост, тем, что неподвижны и у каждой клетки имеется твердая оболочка. На животных похожи тем, что питаются готовыми органическими веществами (гетеротрофы), в клеточной оболочке присутствует хитин, в обмене веществ - мочевина, а запасным продуктом является гликоген.

В основе строения тела - мицелий или грибница, которая представляет собой систему тонких ветвящихся нитей (гиф), находящихся на (или в) субстрате. У отдельных представителей тело представлено не гифами (нитями), а голым протопластом. По наличию или отсутствию в гифах клеточных перегородок делятся на грибы высшие (есть перегородки) и низшие (нет перегородок, т.е. строение неклеточное).

РАЗМНОЖЕНИЕ: вегетативное (кусками грибницы, отдельными клетками и почкованием - дрожжи), бесполое (путем образования неподвижных или подвижных спор - конидий, зооспор) и половое (слияние мужских и женских клеток различными способами).

Способы полового размножения: слияние неподвижной гаметы с подвижной (оогамия), путем переливания содержимого из одной клетки в другую с последующим слиянием, путем слияния двух концевых клеток на разных нитях мицелия (зигогамия), путем оплодотворения женского органа мужским выростом (образуются сумки - аски).

Зачастую один и тот же гриб может последовательно использовать несколько типов размножения - несколько бесполых и половой. Тогда на разных этапах своей жизни он может представляться по-разному.

ЗНАЧЕНИЕ ГРИБОВ - чрезвычайно велико. Определяется их способом питания. Все - гетеротрофы, т.е. питаются готовым органическим веществом. Если мертвым - сапрофиты, если живым - паразиты.

Значение в природе: разложение и минерализация органических остатков (древесина, листва и др.), повышение плодородия почвы, пища для некоторых животных, отдельные заболевания у растений и животных;

Значение для человека:

А. Положительное: источник большого числа полезных ферментов (гидролиз белков, древесины, ферменты для осветления соков), антибиотиков (пенициллин и др.), ростовых веществ (гиббереллин), пищевое использование (шляпочные грибы), в обрядовых целях (галлюциногены и вещества слабого наркотического действия), образуют микоризу и взаимодействуют с высшими растениями;

Б. Отрицательное: болезни у сельскохозяйственных растений (головня пшеницы и др.), вред лесному хозяйству (разрушение древесины), повреждения музейных ценностей (разрушение картин, книг, икон), вызывают болезни у людей (микозы), отравления животных (микотоксикозы).

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ГРУППЫ ГРИБОВ:

1. Почвенные грибы (разложение органики - дают гумус),

1. Разрушители листовой подстилки (подстилочные сапрофиты).

Обе группы - микоризообразователи.

2. Ксилофиты (разрушители древесины).

3. Домовые грибы (разрушение деревянных конструкций),

4. Водные грибы,

5. Паразиты растений и животных.

Кроме перечисленных, могут быть выделены и некоторые другие экологические группы.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ - грибы имеют полифилетичное происхождение, т.е. разные их классы независимо произошли от разных бесцветных жгутиковых и безжгутиковых амебоидных флагеллят.

СИСТЕМАТИКА и характерные представители. Делят на 7 классов:

1 класс. ХИТРИДИОМИЦЕТЫ. Тело плазмодий или слабо

развитый мицелий. Часто микроскопические. Зооспоры и гаметы подвижны, 1 жгутик. Половой процесс изо- гетерогамия. Много паразитов водных растений и животных. Из вредных для сельского хозяйства - возбудитель "черной ножки" капустной рассады (ольпидиум). Есть виды, поражающие корни табака, клевера, гороха, льна, возбудитель рака картофеля (бугристые наросты на клубнях) и др.

2 класс. ООМИЦЕТЫ. Мицелий хорошо развит, но неклеточный, зооспоры с 2 жгутиками (гладкий и перистый), половой процесс - оогамия. Включает много паразитов и вредителей. В этом классе есть паразиты винограда, свеклы, кукурузы, табака, мака, капусты, лука, проса, др. Среди жестоких вредителей - водный гриб сапролегния - вызывает гибель икры рыб при инкубации и самих рыб при содержании; а также фитофтора или «картофельная гниль». В 1845-1846годы во время эпидемии «картофельной гнили» в Ирландии из 8 млн. населения погибло около 1млн. В панике эмигрировало около 2млн..

3 класс. ЗИГОМИЦЕТЫ. Мицелий обычно неклеточный. Спорангиоспоры неподвижны. Половой процесс - зигогамия (слияние концевых клеток на мицелии). Многие виды - сапрофиты. Часто используют в качестве заквасок. Некоторые вызывают микозы у человека (ложный туберкулез). Есть паразиты насекомых - энтомофтороз "осенняя болезнь мух". Иногда вызывают массовую гибель гусениц, жуков.

4 класс. ТРИХОМИЦЕТЫ. Немногочисленная группа неясного положения (до того, что иногда считают водорослями, утратившими хлорофилл). Встречаются в кишечнике и желудке водных и наземных насекомых и ракообразных. Базальная клетка, от нее мицелий (неветвящийся). Изучены плохо.

5 класс. АСКОМИЦЕТЫ (сумчатые). 30 тыс. видов. Мицелий хорошо развит, споры полового размножения обязательно развиваются в эндогенных (внутренних) сумках (одноклеточные образования в которых до 8 аскоспор). Бесполые споры - конидии (шарообразные клетки на конце особых нитей). Включают множество почвенных, древесных сапрофитов, грибов, обитающих на роговых тканях (кератофилы), разные плесени, вызывающие порчу пищевых продуктов, много паразитов растений, животных и человека. Много хозяйственно ценных - дают антибиотики, витамины, используются для спиртового брожения. Сюда же входят дрожжи, "сахарные грибы" - основа хлебобулочного и пивоваренного производства. Есть паразиты пчел (пчелиная аскосфера). Вызывают болезни культурных растений (различные виды "мучнистой росы", спорынья у злаковых и др.). Есть съедобные - сморчки, строчки, трюфели.

6 класс. БАЗИДИОМИЦЕТЫ. Высшие грибы. Мицелий хорошо развит, клеточный. Половой процесс соматогамия (слияние двух соматических клеток), половой продукт - базидия. На ней - 4 гаплоидные базидиоспоры. Они дают недолговечный гаплоидный мицелий, слияние клеток которого впоследствии дает диплоидный мицелий. Класс включает основную массу шляпочных грибов. Пищевых, несъедобных, ядовитых. Сюда же входят трутовики и целая группа грибов-паразитов культурных растений («головня» пшеницы, пузырчатая головня кукурузы, «ржавчинные» грибы и др.).

7 класс. ДЕЙТЕРОМИЦЕТЫ (несовершенные грибы). До 30 тыс. видов. Мицелий развитый. В быту часто называются «плесенями». Всю жизнь гаплоиды. Половой процесс неизвестен. Вместо полового процесса - гетерокариоз (переход ядер в другие клетки без их слияния с уже имеющимися ядрами) и парасексуального процесса (переход ядер и уже потом их слияние). Встречаются в почве, в воде. Есть паразиты (других грибов, насекомых). Из них были выделены антибиотики.

СЛИЗЕВИКИ (MYXOMYCOTA). Небольшая группа близких к грибам организмов. Часто включают в одно царство с грибами. Иногда рассматриваются как самостоятельная группа.

ОСОБЕННОСТИ. Тело всех слизевиков представлено плазмодием, т.е. плазменной массой с большим количеством ядер, которая не одета оболочкой. Тело - как одна гигантская клетка. Плазмодии диплоидны. Содержит 75% воды, 30% белка. Запасное питательное вещество - гликоген (животный крахмал).

Ярко окрашены. Могут быть - ярко-желтыми, розовыми, красными, фиолетовыми, почти черными. Размеры - от нескольких миллиметров до десятков см. Питание - сапрофитное (листва, гниющая древесина). Однако могут захватывать и целые пищевые частицы.

Активно перемещаются. Чаще всего - в направлении пищи («положительный трофотаксис»), на определенных стадиях роста перемещаются в затененные места, перед образованием спор - на освещенные участки. Скорость перемещения 0,1-0,4 мм/мин. При неблагоприятных условиях (сухость, холод, нет пищи) плазмодий превращается в склероций (твердая, утолщенная масса). В благоприятных условиях он прорастает. Даже после гербария.

На стадии спороношения очень красивы. У разных видов плазмодии преобразовываться в тела самых разных форм и расцветок - нежно-розовые шары, красный «перчик» на ножке, пластинки, пушистые нити, кораллообразные веточки, «сливки» и др.). Сверху они постепенно одеваются плотной оболочкой, внутри - созревают споры. Споры, вышедшие наружу, подвижны (зооспоры). Похожи на мелких амеб. Они делятся, накапливаются. После достижения критической массы попарно сливаются (в диплоидные миксамебы). Каждая миксамеба - новый плазмодий. Но могут сливаться в единую массу. Плазмодии "уходят" в затененные места (глубину пня, под листья и т.д.). Там активно перемещается, питается и растет до следующего спороношения.

Практическое значение. В целом невелико. Но есть несколько видов значимых для сельского хозяйства. Это слизевики-паразиты. Причем - внутриклеточные паразиты. Наиболее известный представитель таких паразитов - возбудитель килы капусты и других крестоцветных - Plasmodiophora brassicae. Корни больного растения вздуты - до 40% от массы растения. В клетках - плазмодии. Там же - споры. Растение уродливо развивается, кочаны не закладываются, а клетки корня усиленно делятся. В 1875г. описал цикл развития русский ученый Воронин М.С. Еще один вид - возбудитель порошистой парши картофеля. Вызывает звездчатые разрывы на оболочке клубней.

ЛИШАЙНИКИ (LICHENOPHYTA). Известно около 20 тыс. видов. Классические симбиотические организмы. Тело состоит из двух компонентов - гриба (микобинт) и водоросли (фитобионт). Установлено в 1867г. (Симон Швендер). До этого относили к разным группам - ко мхам, к водорослям. Называли - "хаосом природы", "убогой нищетой растительности". Практически важные виды - тундровые лишайники (ягель -»олений мох»).

Характерные отличия: 1. Симбиотическое сожительство двух компонентов - гриба и водоросли. 2. Образуются особые морфологические формы, не встречающиеся отдельно у каждого компонента. 3. Метаболизм каждого компонента лишайника различается если он в свободном состоянии и в системе. 4. Биохимия лишайника специфична. В них есть вещества, которых нигде кроме лишайника нет. 5. Особая биология: медленная скорость роста, способы размножения, отношения к внешним условиям.

Делят по морфологическим признакам на группы накипных, листоватых и кустистых лишайников.

Грибной компонент - чаще аскомицеты (сумчатые), реже - базидиомицеты. Грибной компонент составляет основу лишайника.

Водорослевый компонент - чаще сине-зеленые и зеленые водоросли. Значительно реже желто-зеленые и бурые. Располагаются в верхнем слое, среди нитей (гиф) грибницы. Особенности лишайников - их тело расположено на субстрате.

Размещено на Allbest.ru

...