Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Низшие растения. Водоросли
Водоросли – автотрофные организмы, 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. К Водорослям относятся несколько отделов: 1) Зеленые, 2) Красные, 3) Пирофитовые, 4) Золотистые, 5) Диатомовые, 6) Желтозелёные, 7) Бурые и т.д.
I. Отдел Зеленые водоросли. Зеленые водоросли – самый крупный отдел Водорослей, насчитывающий от 13 до 20 тысяч видов. Для этих водорослей характерна чисто зеленная окраска, так как среди пигментов преобладает хлорофилл. В хлоропластах (хроматофорах) присутствуют две модификации хлорофилла а и b, как и у высших растений, а также другие пигменты – каротины и ксантофиллы. Жесткие клеточные стенки зеленых водорослей образованы целлюлозой и пектиновыми веществами. Запасные вещества крахмал, реже масла. Морфологически Зеленые водоросли могут быть одноклеточными, колониальными, многоклеточными. В этой группе представлено все разнообразие дифференциации тела, известной для водорослей: монадная, коккоидная, нитчатая, пластинчатая, неклеточная (сифональная). Размеры – от микроскопических одиночных клеток до крупных многоклеточных форм длиной в десятки см. Размножение вегетативное, бесполое и половое. Встречаются все основные типы смены форм развития. Зеленые водоросли обитают чаще в водоемах, однако встречается немало вневодных наземных и почвенных видов. Систематический обзор: 1) Класс Вольвоксовые – наиболее примитивные представители зеленых водорослей. Обычно это одноклеточные организмы со жгутиками, иногда объединенные в колонии. Подвижны в течение всей жизни. Распространены в неглубоких пресных водоемах, болотах, в почве. Из одноклеточных широко представлены виды рода хламидомонада . Шаровидные клетки хламидомонад покрыты оболочкой, состоящей из гемицеллюлозы и пектиновых веществ. На переднем конце клетки расположены два жгутика. Всю внутреннюю часть клетки занимает чашевидный хлоропласт (хроматофор). В цитоплазме, заполняющей чашевидный хлоропласт, расположено ядро. У основания жгутиков имеются две пульсирующие вакуоли. Размножение: 1) Бесполое размножение происходит при помощи двужгутиковых зооспор. 2) При половом размножении в клетках хламидомонад формируются (после мейоза) двужгутиковые гаметы. Для хламидомонад характерна изо-, гетеро- и оогамия. 3) При наступлении неблагоприятных условий (пересыхание водоема) клетки хламидомонад теряют жгутики, покрываются слизистым чехлом и размножаются делением. Клетки колониальных форм (пандорина, вольвокс) построены по типу хламидомонад. 2) Класс Улотриксовые – объединяет нитчатые и пластинчатые формы, обитающие в пресных и морских водоемах. Улотрuкс представляет собой нить до 10 см длиной, прикрепляющуюся к подводным предметам. Клетки нити одинаковые, цилиндрические с пластинчатыми постенными хлоропластами (хроматофорами). Бесполое размножение осуществляется зооспорами (подвижные клетки с четырьмя жгутиками). Половой процесс изогамный. Гаметы подвижны благодаря наличию у каждой гаметы двух жгутиков. 3) Класс Конъюгаты (сцеплянки) – объединяет одноклеточные и нитчатые формы со своеобразным типом полового процесса – конъюгацией. Хлоропласты (хроматофоры) в клетках этих водорослей пластинчатого типа. В прудах и в водоемах с медленным течением конъюгаты образуют основную массу зеленой тины ( спирогира, зuгнема и др.). При конъюгации от супротивных клеток двух расположенных рядом нитей вырастают отростки, которые образуют канал. Содержимое двух клеток сливается, и образуется зигота, покрывающаяся толстой оболочкой. После периода покоя зигота прорастает, давая начало новым нитчатым организмам. II. Отдел Красные водоросли (Багрянки). Красные водоросли – многочисленная (около 3800 видов) группа в основном морских обитателей. Их размеры варьируются от микроскопических до 1-2 м. Внешне красные водоросли очень разнообразны: есть нитевидные, пластинчатые, кораллоподобные формы. Красные водоросли имеют своеобразный набор пигментов: кроме хлорофилла а и b имеется хлорофилл d, известный только для этой группы растений, есть каротины, ксантофиллы, а также фикоцианин и фикоэритрин. Размножение: 1) Вегетативное размножение участками таллома характерно лишь для наиболее низко организованных багрянок (одноклеточные и колониальные формы). 2) Для бесполого размножения служат различного рода споры. 3) Половой процесс оогамный. На гаплоидном гаметофите образуются мужские и женские гаметы, лишенные жгутиков. При оплодотворении женские гаметы остаются на растении; мужские гаметы выбрасываются наружу и пассивно переносятся токами воды. Диплоидные спорофиты имеют такой же внешний вид, как и гаметофиты (гаплоидные растения). Это изоморфная смена поколений. На спорофитах формируются органы бесполого размножения. Многие красные водоросли широко используются человеком, они съедобны и полезны. В пищевой и медицинской промышленности широко используется получаемый из разных видов багрянок (около 30) полисахарид агар. III. Отдел Диатомовые водоросли. Диатомовые водоросли (диатомеи) насчитывают около 10 тысяч видов. Это микроскопические организмы, обитающие в основном в водоемах. Клетки диатомеи покрыты панцирем из кремнезема. В клетке находятся вакуоли с клеточным соком. В центре расположено ядро. Хроматофоры крупные. Окраска их имеет различные оттенки желто-бурого цвета, так как среди пигментов преобладают каротины и ксантофиллы. Размножаются диатомеи обычно делением клетки на две половины. Наряду с другими водорослями диатомеи могут вызывать «цветение» снега. Панцири диатомей, осаждаясь на дно в течение миллионов лет, формируют осадочную породу – диатомит. Он широко используется как строительный материал, в качестве фильтров в пищевой, химической, медицинской промышленности. IV. Отдел Бурые водоросли. Бурые водоросли – высокоорганизованные многоклеточные организмы, обитающие в морях. Их около 1500 видов. Самые крупные из бурых водорослей достигают нескольких десятков метров (до 60 м) длины. Общий признак всех водорослей, принадлежащих к этой группе – желтовато-бурая окраска. Она обусловлена пигментами каротином и ксантофиллами (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: 1) Вегетативное размножение происходит отделившимися частями слоевища. 2) Бесполое размножение осуществляется при помощи зооспор (подвижных благодаря жгутикам спор). 3) Половой процесс у бурых водорослей представлен изогамией (реже – оогамия). У многих бурых водорослей гаметофит и спорофит различаются по форме, размерам и строению, т.е. наблюдается чередование поколений в цикле развития. Бурые водоросли встречаются во всех морях земного шара; широко используются человеком. Из них получают альгинаты (соли альгиновой кислоты), применяемые в пищевой промышленности. Они используются при изготовлении пластмасс, смазочных материалов и т.д. Некоторые бурые водоросли (ламинарии, аларии и др.) используются в пище. Высшие споровые растения I. Отдел Моховидные
Моховидные – вечнозеленые, автотрофные, в основном многолетние растения. Они насчитывают около 25 000 видов и известны с карбона. Эта группа высших растений происходит, по-видимому, от древних зеленых водорослей. 1) Тело моховидных представляет собой либо слоевище (таллом), прижатое к субстрату, либо стебелек с листьями. 2) Корней нет, есть только ризоиды. 3) Небольшие растения, размеры их колеблются от 1 мм до нескольких десятков сантиметров. 4) Имеют сравнительно простую внутреннюю организацию. В их теле имеется ассимиляционная ткань, но слабо выражены проводящие, механические, запасающие и покровные ткани. 5) Вегетативное тело представлено гаметофитом, который доминирует в их жизненном цикле, спорофит же занимает подчиненное положение, развиваясь на гаметофите. 6) На гаметофите моховидных развиваются половые органы – мужские ( антеридии ) и женские ( архегонии ). В антеридиях образуются двужгутиковые сперматозоиды. В каждом из архегониев образуется одна яйцеклетка. В сырую погоду (во время дождя) сперматозоиды, продвигаясь в воде, проникают к яйцеклетке, находящейся внутри археrония. Один из них сливается с ней, производя оплодотворение. Из оплодотворенной яйцеклетки (зиготы) вырастает спорофит, т.е. бесполое поколение, представленное коробочкой, сидящей на ножке. В коробочке образуются споры. При прорастании споры возникает протонема – тонкая разветвленная нить (реже пластинка). На протонеме образуются многочисленные почки, дающие начало гаметофитам – облиственным побегам или талломам в виде пластинки. 7) Гаметофиты моховидных способны к вегетативному размножению, и цикл развития их длительное время может происходить без образования спорофита. Моховидные объединяют 3 класса: Антоцеротовые, Печеночники и Листостебельные мхи. 1. Класс Печёночники – свыше 6 тысяч видов. Печёночники широко распространены. В отличие от других моховидных, у большинства печёночников протонема слабо развита и недолговечна. Гаметофит имеет слоевищную форму или форму листостебельного растения. Представитель – маршанция обыкновенная (распространена на болотах и в лесах на месте пожарищ). Тело маршанции представлено слоевищем в виде пластинки темно-зеленого цвета. Маршанция – двудомное растение. На одних экземплярах образуются архегонии, на других – антеридии. Архегонии развиваются на особой подставке, верхушка которой напоминает многолучевую звездочку. Мужская подставка с антеридиями имеет вид плоского диска. 2. К ласс Листостебельные мхи – 3 подкласса: Сфагновые, Андреевые и Бриевые (зеленые) мхи. а) Подкласс Сфагновые мхи представлен единственным родом сфаг нум. Сфагновые мхи широко распространены в умеренных и холодных областях Северного полушария, образуя сплошной покров на болотах и во влажных лесах. Стебли сфагновых мхов прямостоячие, с пучковидно расположенными облиственными ветвями. На верхушке ветви укорочены и собраны в довольно плотную головку. Листья однослойные, имеют клетки двух типов - хлорофиллоносные (с хлоропластами) и водоносные (гиалиновые). Благодаря множеству водоносных клеток сфагнум может быстро всасывать большое количество воды (почти в 40 раз более своего сухого веса), вызывая тем самым заболачивание территории и образование сфагнового торфа. В верхней части стеблей образуются антеридии и архегонии. После оплодотворения яйцеклетки из архегония вырастает коробочка – спорофит, в котором развиваются споры. б) Подкласс Б риевые, или Зеленые мхи – чаще всего многолетние растения высотой от 1 мм до 50 см. Окраска их обычно зеленая. Они имеют широкое распространение и образуют сплошной покров на болотах, в хвойных лесах, на лугах, в горах в тундрах. Для зеленых мхов характерна хорошо развитая, часто нитчатая, ветвящаяся протонема. По строению вегетативных органов зеленые мхи очень разнообразны. Представитель – мох кукушкин лён обыкновенный , широко распространенный во влажных хвойных лесах и по окраинам болот. Стебель прямостоячий, неразветвленный, достигает высоты 30-40 см. Он густо покрыт листьями линейно-ланцетной формы. Кукушкин лён – растение двудомное. На верхушке стеблей одних растений образуются архегонии, на других – антеридии. После оплодотворения из зиготы развивается коробочка, сидящая на ножке. В коробочке созревают споры. Спора, попав на влажную почву, прорастает, давая начало нитчатой протонеме. На протонеме образуются почки, из которых вырастают стебли с листьями. II. Отдел Плауновидные Большинство плауновидных к настоящему времени вымерли. Сохранились лишь некоторые виды плаунов и селагинелл. 1) Все современные представители плауновидных – многолетние травянистые, обычно вечнозеленые растения. Некоторые из них по внешнему виду напоминают зеленые мхи. 2) Листья плауновидных сравнительно мелкие. Для плауновидных характерно также дихотомическое (вильчатое) ветвление. На верхушке стеблей образуются колоски (стробилы), в которых созревают споры. 3) Среди плауновидных встречаются равноспоровые и разноспоровые растения. У равноспоровых споры морфологически не различаются; при их прорастании образуются обоеполые гаметофиты; у разноспоровых мелкие споры дают начало мужским гаметофитам, несущим антеридии, а крупные – женским, несущим архегонии. После оплодотворения из образовавшейся зиготы вырастает новое поколение – листостебельный спорофит. Отдел Плауновидные включает два класса: Плауновые и По лушниковые. 1. Класс Плауновые характеризуется равноспоровостью. Представитель – род Плаун , насчитывающий около 400 видов. Пример: плаун булавовuдный. Этот вид имеет широкое распространение, встречается в хвойных (чаще сосновых) лесах на бедных почвах. Плаун - вечнозеленое многолетнее травянистое растение со стелющимся стеблем длиной до 1-3 м. На этом стебле образуются приподнимающиеся надземные побеги высотой до 20 см. Все побеги густо покрыты маленькими шиловидными листьями. Побеги заканчиваются спороносными колосками. В колосках находятся почковидной формы спорангии, в которых образуется большое количество одинаковых мелких спор ( равноспоровость ) желтого цвета. Споры после созревания опадают на почву. При их прорастании образуется заросток (гаметофит). Заросток плауна многолетний, имеет вид маленького клубенька (2-5 мм в поперечнике) с ризоидами. Он бесцветный, лишен хлорофилла и самостоятельно питаться не может. Его развитие начинается только после проникновения в тело гриба. На заростке образуются антеридии и архегонии. Оплодотворение происходит при наличии воды. Из оплодотворенной яйцеклетки развивается зародыш, вырастающий в многолетнее вечнозеленое растение – спорофит. Таким образом, у плауновых наблюдается ясно выраженная смена поколений. В цикле развития преобладает спорофит. III. Отдел Хвощевидные 1) Для Хвощевидных характерно расчленение тела на четко выраженные междоузлия и узлы с мутовчато расположенными листьями. 2) В настоящее время хвощевидные представлены на Земле одним классом Хвощёвые, включающим один порядок Хвощёвые и одно семейство Хвощёвые. В этом семействе только один род – Хвощ, включающий около 30 видов (произрастают на болотах, в лесах, на лугах, на пашнях и др.). Представитель – хвощ полевой. 3) Хвощевидные достигли наибольшего развития в каменноугольном периоде. Тогда многие из них были представлены крупными деревьями. Позже древовидные формы вымерли. Отмершие остатки их дали начало залежам каменного угля. Вымерли также и многие травянистые формы. 4) Современные хвощи – многолетние корневищные травы, имеющие стебель высотой до нескольких десятков сантиметров. В узлах стебля имеются мутовки ветвей. Мелкие чешуевидные листья срастаются в трубку, функцию фотосинтеза выполняют зеленые побеги. Некоторые побеги заканчиваются спороносным колоском (стробилом), состоящим из спорангиев, в которых созревают споры. Современные хвощи – растения равноспоровые. 5) Половое поколение (гаметофит) у современных хвощей представлено одно- или обоеполыми недолговечными, очень маленькими, зелеными заростками величиной в несколько миллиметров. На них образуются антеридии и архегонии. В антеридиях развиваются многожгутиковые сперматозоиды, а в архегониях – яйцеклетки. Оплодотворение происходит при наличии воды, из зиготы вырастает новое бесполое поколение – спорофит. IV. Отдел Папоротниковидные 1) Древние растения. Значительная часть их вымерла. В наши дни известно более 12 тысяч видов папоротниковидных. 2) Представители этого отдела очень разнообразны по внешнему виду, жизненным формам, условиям обитания. Среди них много травянистых многолетних растений, есть и деревья (до 25 м высотой, а диаметр ствола достигает 50 см). Среди травянистых видов есть очень мелкие растения размером в несколько миллиметров. 3) В отличие от плауновидных и хвощевидных, для папоротниковидных характерна крупнолистность. «Листья» папоротников имеют стеблевое происхождение и называются вайи. Размеры ваий папоротников колеблются от нескольких миллиметров до 30 см. Вайи многих папоротников совмещают функции фотосинтеза и спороношения. Пластинки ваий довольно часто перистые, многократно рассечённые. 4) Большинство лесных папоротников умеренных областей имеют мясистые корневища, образующие каждый год новые розетки ваий, которые обычно у папоротников по массе и размерам преобладают над стеблем. От корневищ отходят придаточные корни. 5) Почти все папоротники, за исключением водных, растения равноспоровые. Спорангии их часто располагаются на нижней поверхности ваий и собраны в группы – сорусы спорангиев. Споры папоротников дают начало свободноживущим обоеполым сердцевидным заросткам (гаметофитам), несущим антеридии и архегонии. Для оплодотворения необходимо наличие воды, в которой могут передвигаться многожгутиковые сперматозоиды. Из оплодотворенной яйцеклетки развивается спорофит. 6) Отдел Папоротниковидные разделяют на 7 классов. Из них 4 класса представлены исключительно ископаемыми формами, которые по своему облику отличались от типичных папоротников. Представители – папоротник щитовник мужской, папоротник-орляк, сальвиния плавающая и др. Водные папоротники – разноспоровые растения. Мужские и женские гаметофиты развиваются из микро- и мегаспор, которые образуются в микро- и мегаспорангиях. Мужской гаметофит, развивающийся из микроспоры, сильно редуцирован. Женский гаметофит развивается внутри мегаспоры, он многоклеточный. После оплодотворения развивается многолетний спорофит. Процесс прорастания спор, оплодотворение и развитие спорофита происходят в воде. ВЫСШИЕ СЕМЕННЫЕ РАСТЕНИЯ
Общая характеристика: 1) Дальнейшая эволюция высших растений пошла по пути обеспечения независимости полового размножения от наличия воды. Эта возможность реализовалась у семенных растений. Продолжается общее направление эволюционного развития спорофитной линии – прогрессивное развитие спорофита и дальнейшая редукция гаметофита. 2) Среди высших растений только два отдела характеризуются наличием семени – голосеменные и покрытосеменные. Семя определило господство семенных растений в современном растительном покрове, поскольку внутри него уже находится зародыш спорофита и оно содержит значительный запас питательных веществ. 3) Семенные растения являются разноспоровыми. У них образуются микроспоры, дающие начало мужскому гаметофиту, и мегаспоры, дающие начало женскому гаметофиту. Мегаспоры семенных растений развиваются в особых образованиях – семязачатках (семяпочках), которые представляют собой видоизмененные мегаспорангии. Мегаспора остается постоянно заключенной в мегаспорангии. В мегаспорангии происходят развитие женского гаметофита, процесс оплодотворения и развития зародыша. Все это обеспечивает независимость оплодотворения от капельно-жидкой воды. 4) В процессе развития семязачаток превращается в семя. В семени содержится зародыш – молодой, зачаточный, очень маленький спорофит. У него есть корешок, почечка и зародышевые листья (семядоли). Достаточный запас питательных веществ в семени обеспечивает первые стадии развития зародыша. Таким образом, семена обеспечивают более надежное расселение растений, чем споры.
I. Отдел Голосеменные Голосеменные – это вечнозеленые, реже листопадные деревья или кустарники, редко лианы. Листья голосеменных сильно варьируют: чешуевидные, игольчатые, перистые, дваждыперистые и др. Для голосеменных характерны: а) открытое расположение семяпочек (отсюда название отдела - Голосеменные); б) размножение посредством семян; в) дальнейшая редукция гаметофита; г) наличие архегониев. Голосеменные относятся к разноспоровым растениям. Микроспоры образуются в микроспорангиях, находящихся на микроспорофиллах, а мегаспоры – в мегаспорангиях, образующихся на мегаспорофиллах. Микро- и мегаспорофиллы, прикрепленные к оси, представляют собой укороченный спороносный побег – стробил, или шишку. Отдел Голосеменные включает 6 классов: Семенные папоротники (вымерли), Беннеттитовые (вымерли), Саговниковые (120 видов), Гнетовые (70 видов), Гинкговые (1 вид), Хвойные (600 видов). Класс Хвойные включает два подкласса: Кордаитовые (вымершие) и Хвойные. 1) Хвойные – наиболее обширный и богатый представителями подкласс среди всех голосеменных. В настоящее время хвойные насчитывают около 610 видов. Они образуют леса на обширных пространствах Северной Евразии и Северной Америки, встречаются в умеренных областях Южного полушария. 2) Все хвойные – только деревья и кустарники. Листья их, как правило, многолетние, игловидные или чешуевидные, часто покрыты воскоподобным налетом (для предотвращения избыточного испарения влаги). Большинство хвойных – растения вечнозеленые, но встречаются и листопадные (лиственница). 3) Анатомическое строение стеблей хвойных довольно однообразно. Древесина на 90-95% состоит из трахеид, 5-10% занимают древесинные волокна и запасающая паренхима. В коре и древесине многих видов хвойных содержится много горизонтальных и вертикальных смоляных ходов. 4) Стробилы (шишки) хвойных исключительно раздельнополые. Растения бывают однодомные, реже двудомные. По форме и величине стробилы сильно варьируются. 5) Жизненный цикл: (на примере сосны обыкновенной). Это стройное дерево, достигающее высоты 40 м. На концах ветвей сосны находятся почки, которые ежегодно дают начало новым побегам. Листья игловидные (хвоинки), собраны в пары. Взрослое растение – спорофитное разноспоровое растение, на котором в мужских шишках образуются микроспоры, а в женских – макроспоры. · Весной у основания некоторых молодых побегов образуются собрания зеленовато-желтых мелких мужских шишек. На оси мужской шишки расположены микроспорофиллы, на нижней поверхности каждого находятся два микроспорангия (пыльцевых мешка). Внутри микроспорангиев образуются микроспоры. Микроспора в конечном итоге превращается в пыльцевое зерно, имеющее две клетки – вегетативную и генеративную (из последней развиваются две мужские гаметы – спермии ). Пыльцевое зерно (пыльца) покидает микроспорангий (пыльник). 3релая пыльца сосны имеет две оболочки: наружную – экзину, внутреннюю – интину. Экзина образует два воздушных мешка, способствующих переносу пыльцы ветром. · Женские шишки (мегастробилы) собраны по 1-3 на концах молодых побегов. Каждая шишка представляет собой ось, от которой во все стороны отходят чешуи двух типов: бесплодные (кроющие) и семенные. На каждой семенной чешуе с внутренней стороны образуется по два семязачатка. В центре семязачатка развивается эндосперм или заросток (женский гаметофит), образующийся из макроспоры. В верхней части эндосперма закладываются два архегония с крупными яйцеклетками. После процесса опыления начинается процесс оплодотворения. Период между опылением и оплодотворением длится около года. Из вегетативной клетки пыльцевого зерна вырастает длинная пыльцевая трубка, продвигающаяся к архегонию. Два спермия по пыльцевой трубке перемещаются к яйцеклетке. Один из спермиев сливается с яйцеклеткой, а другой погибает. В результате оплодотворения образуется диплоидная зигота, а из нее возникает зародыш. Зрелый зародыш состоит из подвеска (одна из отличительных особенностей всех хвойных), первичного корешка, стебелька и семядолей. Покровы (интегументы) семязачатка превращаются в кожуру семени. Весь же семязачаток превращается в семя. После созревания семян чешуйки шишек расходятся и семена высыпаются. Зрелое семя имеет прозрачное крылышко. Подкласс Хвойные включает: 1) порядок Сосновые – 260 видов (сосна обыкновенная, сосна сибирская, ель европейская, пихта сибирская, лиственница сибирская); 2) порядок Кипарисовые – 144 вида (мамонтово дерево, кипарис вечнозеленый, можжевельник); 3) порядок Тисовые – 26 видов (тисс ягодный).
II. ОТДЕЛ ПОКРЫТОСЕМЕННЫЕ (ЦВЕТКОВЫЕ)
|
Последнее изменение этой страницы: 2019-04-19; Просмотров: 56; Нарушение авторского права страницы