1 Ботаника Вариант XIII. 4. Какова роль актиномицетов в природе и как они используются человеком
 Скачать 94.5 Kb.
|
|
Вариант XIII 1. На каких представителях водорослей (указать их систематическое положение) можно демонстрировать постепенное усложнение полового процесса? 2. Что сближает бактерии с сине-зелеными водорослями? В чем существенные их отличия? 3. Как классифицируют лишайники на основе их анатомических и морфологических особенностей? 4. Какова роль актиномицетов в природе и как они используются человеком? 5. Чем существенно отличаются два таких заболевания капусты, как «черная ножка» и «кила»? Как с ними бороться? 6. Кратко охарактеризовать работы русских и зарубежных ученых по изучению различных групп низших растений (использовать приведенную ниже таблицу).
1. На каких представителях водорослей (указать их систематическое положение) можно демонстрировать постепенное усложнение полового процесса? В следствие отсутствия у большинства водорослей твердых частей изучение их эволюции затруднено и многое из их происхождения до конца еще не ясно. Ископаемые формы основных групп водорослей известны с палеозоя. Косвенное доказательство их существования – наличие морских животных, которые должны были питаться органикой. Крупных колебаний численности и видового разнообразия у водорослей, по-видимому, не было. Предполагается существование в докембрии минимум трех групп фото-трофных прокариот, использовавших в качестве донора электронов воду: Цианобактерии, содержащие, как и хлоропласты, хлорофилл А и выделяющие при фотосинтезе кислород. Зеленые прокариоты, обладающие хлорофиллом Б. Предполагается, что они дали начало пластидам зеленых водорослей и эвгленовых. Желтые прокариоты, обладавшие хлорофиллом С, дали начало пластидам дино-флагеллат, золотистых, диатомовых, бурых водорослей. Подводный мир архея и раннего протерозояВозникновение эукариотических водорослей представляют как результат ряда эндосимбиозов между прокариотами. Пластиды зеленых и красных водорослей появились в результате симбиоза фаготрофных эукариот и фототрофных прокариот. Поэтому их пластиды имеют внутреннюю оболочку (прокариотическую клеточную мембрану) и внешнюю (мембрану вакуоли). Зеленые и красные водоросли появились около 3 млрд. лет назад. Первоночально появились одноклеточные, а затем - колониальные водоросли. Около миллиарда лет назад появились многоклеточные водоросли. Среди зеленых водорослей сохранились формы, ряд которых дает представление об усложнении организации при возникновении многоклеточности у растений: хламидомонада (1-клеточная), гониум (4-клеточная), стефаносфера (8-клеточная), пандорина (16-клеточная), эудорина (32-клеточная), вольвокс (40 тыс. клеток соматических и генеративных). Основные черты эволюции водорослей: Дифференциация тела на специализированные части. Появление тканей. Появление у бурых водорослей проводящих тканей, но настоящей ксилемы и флоэмы у них нет. Усложнение полового процесса: появление гаметангиев — органов, в которых формируются гаметы. Возникновение основных типов жизненного цикла: гаплоидного, гаплодиплоидного и диплоидного. 2. Что сближает бактерии с сине-зелеными водорослями? В чем существенные их отличия? В научной литературе до сих пор продолжаются споры о положении в общей системе, с одной стороны, сине – зелёных водорослей и, с другой стороны, всех тех водорослей, которые представлены одноклеточными подвижными формами, снабжёнными органами движения – жгутиками (это почти все эвиленовые водоросли, большая часть пирофитовых и золотистых водорослей и отдельные классы жёлто – зелёных и зелёных водорослей). Действительно, сине – зелёные резко отличаются от других водорослей простотой внутренней организации клеток. Их клетки лишены оформленного ядра, что сближает их с бактериями. Вместе с бактериями сине – зелёные водоросли составляют раздел организмов, обозначенный как прокариоты, то есть ''доядерные'', в отличие от всех остальных растений и животных, обладающих оформленным клеточным ядром и обозначаемых как эукариоты. Что же касается жгутиковых форм водорослей, то здесь вопрос осложняется тем, что они во многих случаях близки к подобным же бесцветным формам, что дало повод для объединения всех их в общую систематическую группу ''жгутиковых организмов'' и включение в систему животного мира. С этих позиций мир водорослей как первичных фототрофных организмов един и целостен. Морфологическое многообразие его различных ветвей есть следствие эволюционного взрыва, вызванного появлением фотосинтеза, который обеспечил хлорофилоносным организмам успешное развитие в чисто абиотической среде. Учитывая особенности строения клеток сине – зелёных водорослей, следует думать, что возникновение хлорофилла произошло ещё на прокариотическом уровне, а наличие в настоящее время сходных хлорофилоностных и бесцветных эукариотических жгутиковых форм обусловлено морфологическим параллелизмом эволюционного развития в разных ветвях организмов. Во всяком случае, у водорослей подобное явление морфологического параллелизма распространено очень широко. Такая точка зрения хорошо подтверждается ещё и тем, что в пределах большинства вышеперечисленных отделов водорослей жгутиковые формы тесно связанны переходами с другими, типично ''водорослевыми'' структурами – неподвижными клетками, колониями и нитями. С другой стороны в пределах некоторых отделов имеются и безусловно вторичные обесцветившиеся формы. Таким образом, у нас нет оснований отказываться от рассмотрения водорослей как морфофизиологической целостности, от выяснения их многообразия в целом, происхождения и взаимных филогенетических связей. Точно так же с этих позиций целостности хорошо выявляются место и роль водорослей в природе: в историческом плане они представляют собой первый этап в развитии всего зелёного ствола растительного мира, а в общем круговороте веществ в природе играют огромную роль как первичное звено всех пищевых связей в водной среде и гигантский поставщик кислорода в атмосферу. Изучение всех этих вопросов составляет предмет особой науки – альгологии. 3. Как классифицируют лишайники на основе их анатомических и морфологических особенностей? Классификация лишайников Класс Аскомицетные лишайники (Ascolichenes) У представителей аскомицетных лишайников микобионтом являются сумчатые грибы. Это самая многочисленная (почти все известные виды) и древняя группа лишайников, которая берет свое начало от примитивных сумчатых грибов, вступивших в симбиоз с синезелеными и зелеными водорослями. В процессе длительной эволюции они образовали разнообразные формы слоевища. Плодовые тела сумчатых лишайников — апотеции, перитеции или псевдотеции с аскогимениальным и асколокулярным типами онтогенеза. Все сумчатые лишайники как лихенизированные грибы отнесены к 12 порядкам. Порядок Графидальные (Graphidales). Он объединяет лишайники с примитивно устроенным слоевищем, прикрепляющимся к субстрату сердцевинными гифами. Слоевища или совсем лишены корового слоя, или покрыты слаборазвитой корой. Апотеции имеют линейную форму и по виду напоминают черточки, простые или разветвленные линии. Сумки 1-8-споровые, унитуникатные, в верхней части с сильно утолщенной стенкой. Споры бесцветные или коричневые, поперечно-многоклеточные или муральные. Их фотобионтом является чаще всего нитчатая зеленая водоросль из рода трентеполия. Порядок насчитывает несколько сотен видов, объединенных в одно семейство Графидовые (Graphidaceae). Графидовые лишайники распространены преимущественно в тропических и субтропических странах, развиваются на коре деревьев, иногда на камнях, почве и листьях вечнозеленых растений. Род графис (Graphis) насчитывает около 300 видов, один из которых известен в нашей стране. Наиболее широко распространен в умеренных районах Г. написанный (G. scripta). На гладкой коре лиственных пород (ольха, клен, липа, рябина и черемуха) его слоевища имеют вид мелкозернистой, оливково-серой, матовой корочки, часто малозаметной или целиком погруженной в субстрат. Апотеции многочисленные, длинные и узкие (длиной до 3 мм и шириной 0,1 — 0,4 мм), простые, прямые, дуговидно изогнутые, иногда волнистые и трех- вильчато-разветвленные, образуют на коре рисунок, напоминающий сложные письмена. Диск апотециев узкий, щелевидный, окаймлен нависающим над ним высоким краем, образованным темно-коричневым эксципулом. Сумки широкобулавовидные, 8-споровые. Порядок Леканоральные (Lecanorales). К леканоральным относится подавляющее большинство лишайников. Порядок включает накипные, листоватые или кустистые лишайники с довольно крупными слоевищами, часто яркой окраски и обычно с хорошо развитой верхней корой. Развитие апотециев гимнокарпное, редко парагимно- гимениальное. Сумки у большинства представителей унитуникатные, утолщенные на вершине, имеющие леканоровый (ростральный) тип раскрывания. Фотобионты — цианобактерии рода Nostoc и зеленые водоросли, в основном из родов Тгеbouxia и Trentepohlia. Род коллема (Collcma) включает листоватые, очень редко накипные формы гомеомерного строения. Слоевища у них темноокрашенные, оливково-черные, зеленовато-коричневые или грязно-зеленые, в форме крупных (диаметром до 10 см) розеток с широкими листоватыми или узкими, многократно рассеченными курчавыми лопастями, прикрепляются к субстрату гифами нижней поверхности, реже ризоидами или ризинами. Часто вся поверхность слоевища покрыта крупнозернистыми черными изидиями. В сухом состоянии слоевище жесткое и ломкое, при смачивании оно ослизняется и разбухает. Апотеции леканорового типа окрашены в красноватый или красновато-бурый цвет и хорошо заметны на поверхности слоевища (редко глубокопогруженные). Сумки, как правило, 8-споровые. Споры двухклеточные или поперечно-многоклеточные, бесцветные. Фотобионтом является нитчатая цианобактерия рода Nostoc. Род насчитывает около 80 видов, широко распространенных по всему земному шару. В Беларуси их около 5, расселившихся во влажных и сырых местах, на поросших мхами каменистых субстратах и основаниях старых деревьев, иногда на глинистых почвах, в местах с нарушенным травяным покровом. Наиболее часто встречаются К. вялая (С. flaccidum), К. черноватая (С. nigrescens) и К. вязкая (С. tenax). Род пелыпигера (Peltigera) объединяет крупнолопастные лишайники, отличающиеся развитием апотециев на концах лопастей с верхней стороны слоевища. Слоевища у них обычно крупные (20 — 30 см в диаметре), рассечены на широкие, часто извилистые по краям лопасти. Верхняя поверхность слоевиша сероватая, серовато-коричневая или серовато-зеленая, при увлажнении иногда ярко-зеленая, гладкая, блестящая или матовая. Нижняя кора отсутствует, и на поперечных разрезах можно различить только три слоя: крупноклеточный верхний коровый, образованный бесцветными клетками, хорошо развитый альгальный и сердцевину. Апотеции округлые или эллипсовидные, сидячие, втиснутые в слоевище и окруженные узким, немного зазубренным краем, с коричневым, красно- или черно-коричневым диском. Сумки 6 — 8-споровые. Споры бесцветные или коричневые, 4 — 8-клеточные, продолговато- овальные, веретено- или игловидные. Фотобионтом у большинства пельтигер является цианобактерия рода Nostoc, нити которой в слоевищах лишайников распадаются на отдельные клетки. У некоторых видов фотобионтом бывает одноклеточная зеленая водоросль из рода коккомикса (Соссотуха). В роде около 30 видов, широко распространенных по всему земному шару, особенно в тропических районах Южного полушария. В Беларуси отмечено 9 видов, произрастающих в лесах, на обочинах дорог и песчаных склонах. Наиболее часто встречаются П. собачья (P. canina), П. буроватая (P. rufescens), П. многопальчатая (P. polydactyla) и др. Три вида пельтигер — П. горизонтальная (P. horisontales), П. пупырчатая (P. aphthosa) и П. чешуеносная (P. lepidophora) занесены в Красную книгу Республики Беларусь. Род кладония (Cladonia) одноименного семейства характеризуется разделением слоевища на две части — первичное и вторичное. Первичное слоевище располагается горизонтально и состоит из листоватых чешуек разной формы и величины (от 1 до 30 мм), покрывающих субстрат. По мере старе ния лишайника они редеют или совсем исчезают. Вторичное слоевище (подеции) имеет палочковидную, цилиндрическую, простую или разветвленную форму, на концах шило-, роговидные или тупые. На них часто образуются соредии и изидии. Высота подециев у большинства видов 2 — 8 см, редко до 20 см. Подеции нередко покрыты чешуйками - филлокладиями, увеличивающими их ассимиляционную поверхность. Разноцветные плодовые тела (апотеции) образуются на верхушках подециев. Сумки цилиндрические, 8-споровые. Споры бесцветные, преимущественно одноклеточные (редко четырехклеточные), яйцевидные, удлиненные или верегеновидные. Фотобионт — обычно зеленая водоросль из рода требуксия. Известно более 200 видов данного рода, из них в Беларуси около 40. Кладонии — напочвенные лишайники, поселяются чаще на песчаной почве в хвойных лесах, образуя сплошное покрытие, реже — на гнилой древесине. Такие виды кладоний, как К. оленья (С/, rangiferina). К. лесная (С/, sylvatica), альпийская (С/, alpestris) и другие, называемые в народе оленьи мхи и ягели, дают большую массу (до 10 — 15 ц/га) и служат ценнейшим кормом для северных оленей и других копытных животных. Кроме того, они служат сырьем для получения антибиотических препаратов. Указанные виды встречаются в основном в тундрах, лесотундрах и в зоне хвойных лесов. В Беларуси часто можно встретить К бесформенную (С. deformis), К. вздутую (CI. turgida), К. кариозную (CI. cariosa), К. поро- шистую (CI. coniocraea) и др. Кладония дернистая (CI. caespitica), К. крупнолистная (CI. macrophylla) и К стройная (CI. amaurocraed) включены в Красную книгу Республики Беларусь. Род цетрария (Cetraria) объединяет формы с листоватыми или кустистыми слоевищами, образованными лентовидно-рассеченными лопастями, плоскими или свернутыми в трубки. Слоевище сверху сероватое, серовато-зеленоватое, зеленовато-желтоватое или желтое до коричневого с пятнами и точками, с соредиями и изидиями. Апотеции сидячие или на короткой ножке, леканорового типа, расположены преимущественно на краях лопастей. Споры одноклеточные, продолговатые, бесцветные, по 8 в сумке. распространенных во всех растительно-климатических зонах. В Беларуси установлено 6 видов, из них самым распространенным является Ц. исландская (С. islandica) — кустистый коричневый лишайник высотой до 10 см, растущий большими куртинами на песчаных почвах в сосновых лесах, тундрах и лесотундрах. Это лекарственный лишайник, используемый при лечении болезней дыхательных путей, а в народной медицине — как вяжущее средство при желудочных заболеваниях. Центрария исландская — одно из основных кормовых растений северных оленей. В тундрах и лесотундрах повсеместно встречаются также Ц. снежная (С. nivalis) и Ц. клобучковая (С. cucullata). Родуснея (Usnea) включает виды, которые отличаются присутствием внутри слоевища прочного, бесцветного центрального цилиндра в виде осевого белого стержня, образованного плотным сплетением гиф. Слоевище в виде кустиков, серо- или желтовато-зеленое, различной длины, нередко до 1 — 2 м и более. К субстрату оно прикрепляется своим основанием — гомфом, состоящим из гиф центральной сердцевины. Слоевищные веточки цилиндрические или угловато-округлые, обычно сильно разветвленные . Апотеции леканорового типа расположены сбоку или на концах веточек. Сумки булавовидные, 8-споровые. Споры одноклеточные, бесцветные. Все виды (около 600) этого рода — эпифиты на коре и ветвях деревьев, реже встречаются на камнях, заборах и т.п. Некоторые виды усней прядями свешиваются с ветвей деревьев в виде длинных серых или серо-зеленых кустиков, по внешнему виду напоминающих бороду — «бородатые лишайники». Слоевища усней служат сырьем для приготовления препарата «Бинан» (натриевая соль усниевой кислоты), который используется при лечении туберкулеза, гнойных процессов, язв, ожогов и др. В Беларуси установлено около 10 видов. Наиболее распространенными из них являются У. густобородая (U. dasypoda), У. длиннейшая (U. longissima) и У. жесткая (U. hirta). Уснея цветущая (U. florida) и У. ороговевшая (U. ceratina) занесены в Красную книгу Республики Беларусь. Род эверния (Evernia) объединяет виды с мягким кустистым слоевищем, прикрепленным к субстрату тонкой основой . Сверху эверния серовато-зеленая или беловато-серая, снизу более светлая. Края лопастей обычно заворачиваются на нижнюю поверхность и почти всегда обильно усеяны серовато-белыми скоплениями соредиев — соралями. Апотеции образуются очень редко. Они имеют вогнутый красно-коричневый или темно-каштановый диск и расположены на боковых толстых и средних ветках. Сумки продолговатые, споры яйцевидные. На земном шаре установлено 6 видов. В Беларуси и других странах мира наиболее известна Э. сливовая (Е. prunastri), произрастающая на коре деревьев, особенно лиственных. Ее используют в парфюмерной промышленности под названием «дубовый мох» для изготовления многих духов и одеколонов (спиртовой экстракт из этого лишайника (ризиноид) служит фиксатором запаха). Кроме того, он является сырьем для изготовления антибиотического препарата «Эвозин», мыла, кремов, пудры, сухих духов и др. Эверния распростертая (Е. divaricata) включена в Красную книгу Республики Беларусь. Род ксантория (Xanthoria) объединяет формы с листоватым оранжево-желтым слоевищем и хорошо развитым верхним и нижним коровым слоем. Апотеции леканорового типа, блюдцевидные, сидячие или на коротких ножках. Сумки булавовидные, 8-споровые. Споры бесцветные, биполярные. Известно 15 видов ксантории, распространенных по всему земному шару. В Беларуси их 3. К этому роду принадлежит один из самых обычных лишайников — К. настенная (X. parietina), встречающаяся на коре деревьев, камнях, обработанной древесине, заборах и стенах домов. Будучи выносливым к загрязненности воздуха, этот лишайник встречается и в городах. Известны также К. многоплодная (X. polycaгрa) и К. восковидная (X. candelaria). 4. Какова роль актиномицетов в природе и как они используются человеком? Актиномицеты широко распространены в природе. Большинство из них обитает в верхнем слое хорошо унавоженной почвы, где участвует в разложении клетчатки и других сложных веществ. Образующие мицелий актиномицеты продуцируют антибиотики, которые используются для лечения инфекционных заболеваний. Ряд видов актиномицетов обитает, в полости рта, дыхательных путях, кишечнике и на коже человека. Актиномицеты – симбионты организма вызывают образование зубного камня, но могут играть роль фактора антиинфекционной защиты, так как оказывают угнетающее действие на различные виды патогенных бактерий, микоплазм и грибов. Патогенные виды. Патогенными для человека являются два вида актиномицетов – Actinomyces bovis, поражающий крупный рогатый скот, и Actinomyces israelii. В органах и тканях при актиномикозе формируются гранулемы, в которых находятся скопления актиномицетов. При распаде гранулем они попадают в гной, видны невооруженным глазом в виде серовато–желтых зерен (друзы). Центральная часть друзы бесструктурна и пропитана солями кальция, а периферия состоит из колбовидно вздутых нитей. По Граму центр друзы окрашивается положительно, а окружающий его венчик колб – отрицательно. 5. Чем существенно отличаются два таких заболевания капусты, как «черная ножка» и «кила»? Как с ними бороться? Черная ножка. Это заболевание вызывается грибом, способным заражать растения капусты через почву в течение нескольких лет. Инфекция распространяется на многие виды капусты, редис, салат, огурцы и томаты. Поражает она эти культуры в период роста рассады, причем в первую очередь заражаются ослабленные экземпляры. Как только появляются всходы, черная ножка поражает корневые шейки и прикорневые части рассады. Зона поражения темнеет. Для распространения заболевания наиболее благоприятны кислые почвы. Усиливает активность гриба и переувлажнение. Корневая система больных растений прекращает рост, растения увядают, надламываются и покрываются гнилью. В теплицах и парниках при отсутствии вентиляции черная ножка особенно активна в период появления всходов. Заражение молодых растений происходит через почву. Использование такого грунта наносит огромный вред овощеводству. Меры борьбы: Необходимо известковать подкисленную почву в защищенном грунте. На 1 м2 требуется 1 кг извести. Очень полезна в качестве профилактического мероприятия подкормка печной золой по 100 г на 1 м2. Пораженные растения рекомендуется поливать бордоской жидкостью из расчета 1 л раствора на 1 м2. После полива желательно места обработки ядохимикатами посыпать песком слоем в 2 см. Полезен полив растений раствором марганцовокислого калия из расчета 5 г на 10 л воды. Систематическое проветривание теплиц и парников, высокий уровень агротехники, частое рыхление почвы способны снизить поражение рассады черной ножкой. Рекомендуется подбирать относительно устойчивые к черной ножке сорта белокочанной капусты. Зараженную почву надо своевременно удалять из защищенного грунта. Кила. Кила – одно из самых вредоносных грибных заболеваний капусты белокочанной, цветной, редиса, брюквы, турнепса, репы и многих других представителей семейства крестоцветных. Бороться с килой трудно, потому что в раннем периоде развития в почве рассада практически ничем не отличается от здоровой, до тех пор пока на корневой системе не возникнут наросты или вздутия. Сначала они по цвету не отличаются от материнского растения, пока не начнут гнить корни и размягчаться под воздействием инфекции. И затем в течение 4–5 лет через почву растения будут заражаться в любом возрасте в течение всего периода вегетации. По мере развития болезни, занесенной с рассадой, приостанавливается ее развитие. Начинают желтеть листовые пластинки, кочаны перестают увеличиваться в размерах или вовсе не формируются. Инфекция переносится и на расположенные рядом сорняки, в особенности на пастушью сумку. Зимует кила в пораженных корнях ярутки, сурепки, в горчице полевой, если их вовремя не уничтожили. Меры борьбы: Для успешной борьбы с килой надо знать условия ее жизни. Оптимальной для этой грибной инфекции является кислотность почвы 5, 6–6, 5. Активному развитию килы способствует влажность почвы от 75 до 90% и температура 18–24° С. Если температуру снизить до 15° С, а влажность повысить до 98%, то можно таким образом приостановить разрушительное действие килы в почве. Аналогичные результаты будут и при уменьшении влажности до 50° С. Кила наносит огромный вред крестоцветным, особенно в северных регионах нашей страны, где кислотность и почвенно-климатические условия способствуют более благоприятному развитию этой грибной инфекции. Лучшими предшественниками капусты, способствующими ее большей устойчивости к грибной инфекции, считаются морковь, картофель, бобовые травы. На прежнее место желательно возвращать капусту не ранее чем через пять лет, причем за этот период на данном участке не рекомендуется выращивать крестоцветные. Особое внимание необходимо уделять оздоровлению капустных рассадников, нельзя допускать даже незначительного заражения килой. Почву для капусты необходимо известковать, доводя уровень кислотности до 7–7,2. В парники вносят свежегашеную известь из расчета 1–1,5 кг на раму, а в открытом грунте 10 на м2 обычно вносится 5–10 кг, причем дозировка уточняется после агрохимического анализа почвы. На небольших огородах известь вносят в лунки. Потребуется всего 35 г извести под одно растение или 1,5 л известкового молока с 8%-ной концентрацией. Следует производить выбраковку рассады. Она должна начинаться с пикировки и посадки рассады в открытый грунт. Больные растения закапывают в глубокие ямы подальше от огорода, а еще лучше больные килой растения сжечь. Необходимо уничтожать все сорняки из семейства крестоцветных. Летние поливы и жидкие подкормки рекомендуется совмещать с окучиванием, способствующим образованию дополнительной корневой системы. Не следует забывать, что споры этого гриба могут сохраняться в почве в течение нескольких лет, поэтому для того, чтобы избавиться от килы, нужна планомерная многоплановая борьба с ней с использованием агротехнических, химических и прочих методов. Особенно сложно бороться с килой в закрытом грунте, где придется заменять зараженную почву, а это связано с большим напряжением сил и с экономическими затратами, однако все они окупятся сторицей. 6. Кратко охарактеризовать работы русских и зарубежных ученых по изучению различных групп низших растений (использовать приведенную ниже таблицу).
|