водоросли лекция. Растения растительный мир
 Скачать 1.2 Mb.
|
|
Растения 2. РАСТИТЕЛЬНЫЙ МИР, ИЛИ ФЛОРА - важная составная часть биосферы. Роль растений в природе Роль растений в природе определяется их способностью к фотосинтезу и продуцированию основной биомассы, служащей источником энергии и пищи для гетеротрофов. Кислород, выделяемый растениями в процессе фотосинтеза, служит источником аэробного дыхания и озонового слоя атмосферы. Круговорот веществ в природе и в процессах почвообразования. Растения значительно влияют на климат. Значение для человека Сельское хозяйство – пища. Легкая промышленность – ткани, волокна, одежда Деревообрабатывающая промышленность и строительство Энергетика - каменный уголь, торф Медицина и химия - естественный каучук, смолы, камеди, эфирные масла, красители, спирт и другие продукты, получаемые в результате переработки растений, занимают видное место в хозяйственной деятельности человека. Большое число растений служат основными поставщиками витаминов, а другие (наперстянка, раувольфия, алоэ, белладонна, пилокарпус, валериана и сотни других) - источником необходимых лекарств, веществ и препаратов. В практике все растения разделяют на группы по их применению: пищевые, технические, лекарственные и т.д. Растения вырабатывают вещества, способные усиливать физиологические процессы, - фитогормоны (женьшень). Клетки растений продуцируют также фитонциды (чеснок)- вещества, способные угнетать рост микроорганизмов или убивать их. Первоначально развитие растительных организмов происходило в водной среде, что привело к появлению водорослей. Затем растения стали осваивать сушу. Ароморфозы растений. 1) Автотрофный тип питания привел к синтезу органического вещества и выделению свободного кислорода. 2) Появление многоклеточности привело к дифференциации клеток, тканей и органов, специализации их функций. 3) Появление проводящих систем обеспечило выход на сушу, возможность роста растений в высоту. 4) Появление семени привело к независимости процесса оплодотворения от воды, защищенности зародыша, эффективности распространения и появление запаса питательных веществ, необходимых для развития зародыша. 5) Появление цветка обеспечило защиту генеративных органов растения, привлечение опылителей, широкое расселение по Земле.  3. СИСТЕМАТИКА Растения условно делят на низшие и высшие. К низшим относят растения, вегетативное тело которых не имеет расчленения на органы. Такое тело называют талломом или слоевищем. Оно может иметь разнообразную форму, но не содержит стебля, несущего листья. Для этих растений характерно отсутствие дифференцировки тканей. Половые органы, как правило, имеют одноклеточное строение. Высшие растения приспособились к обитанию в наземной среде и характеризуются рядом признаков более высокой организации. Тело дифференцировано на органы и ткани. Половые органы всегда многоклеточные, из зиготы, как правило, развивается многоклеточный зародыш. Общая характеристика Для растений характерно чередование в жизненном цикле полового и бесполого размножения и связанное с этим чередование поколений. У растений мейоз имеет место не на стадии образования гамет, а на стадии образования спор. Гаплоидный растительный организм развивающийся из спор и образующий гаметы, называется гаметофитом. Он представляет половое поколение. Гаметы формируются в половых органах: сперматозоиды - в антеридиях, яйцеклетки - в архегониях. Если на гаметофите развиваются и архегонии, и антеридии, то его называют обоеполым; если только антеридии, то мужским, если архегонии, то женским. После полового процесса (коньюгации гамет) образуется диплоидная зигота, а из нее - диплоидный спорофит. Спорофит представляет собой бесполое поколение. В его органах бесполого размножения - спорангиях - после мейотического деления формируются гаплоидные споры. Из споры развивается гаплоидный гаметофит. Зигота (2n) – спорофит (2n) – мейоз – споры (n)– гаметофит (n)- митоз – гаметы (n)– оплодотворение – зигота (2n)  Зигота (2n) – спорофит (2n) – мейоз – споры (n)– гаметофит (n)- митоз – гаметы (n)– оплодотворение – зигота (2n) В эволюции высших растений характерны тенденция к усложнению и совершенствованию спорофита, более приспособленного к обитанию в наземных условиях, и одновременная редукция гаметофита. Так, у мхов спорофит - коробочка со спорами - является частью одного растения, телом которого является гаметофит. У остальных высших растений преобладает спорофит. У семенных растений женский гаметофит представлен клетками зародышевого мешка. Высшие растения произошли от морских водорослей. Выход на сушу произошел, вероятно, в кембрийском периоде палеозойской эры. К высшим растениям относят отделы: Моховидные, Папоротникообразные, Голосеменные, Покрытосеменные. Мхи, плауны, хвощи, папоротники расселяются при помощи спор (их называют споровыми); голосеменные и покрытосеменные распространяются при помощи семян (их называют семенными растениями). Высшие растения, насчитывающие в настоящее время свыше 300 тыс. видов, занимают господствующее положение на Земле. Они распространены от арктических областей до экватора, образуя леса, луга, болота, населяя водоемы. ПОДЦАРСТВО НАСТОЯЩИЕ ВОДОРОСЛИ Водоросли - низшие, водные растения. Основные ароморфозы: появление многоклеточности, многоклеточные мужские и женские половые органы, половое размножение. Общая характеристика Водоросли обитают главным образом в воде, однако большое число видов поселяются на суше во влажных местах обитания (на поверхности почвы, камнях, коре деревьев). Тело многоклеточных водорослей (таллом) состоит из сходных клеток и не разделено на органы и ткани. Хлоропласты водорослей называются хроматофорами. По содержанию пигментов подразделяются на зеленые, бурые и красные. У многих подвижных водорослей имеется светочувствительный глазок (стигма), благодаря чему эти водоросли обладают фототаксисом — способностью к движению по направлению к свету. Водоросли могут размножаться бесполым и половым путем. К бесполому относится вегетативное размножение (деление таллома на части у многоклеточных, деление клеток надвое у одноклеточных, распадение колоний у колониальных форм) и спорообразование (образование в спорангиях подвижных или неподвижных спор). Половое размножение заключается в формировании гамет и их последующем слиянии с образованием зиготы, а также просто слиянии двух одноклеточных водорослей друг с другом либо посредством полового процесса - конъюгации. При половом размножении в жизненном цикле зеленых водорослей преобладает гаметофит, бурых — спорофит. Отдел Зеленые водоросли Отдел Зеленые водоросли включает одноклеточные, колониальные и многоклеточные растения и насчитывает около 13 тыс. видов. Зеленые водоросли распространены преимущественно в пресноводных водоемах, но некоторые обитают в морских водоемах и в наземных условиях, но с достаточной влажностью. Клетки большинства настоящих водорослей подобны по строению клеткам высших растений: клеточная стенка имеет пектин и целлюлозу (некоторые примитивные водоросли, а также зооспоры и гаметы имеют только цитоплазматическую мембрану); в цитоплазме содержатся органоиды общего назначения, а также большая вакуоль с клеточным соком. Хлоропласты (хроматофоры) водорослей разнообразны. В их матриксе находятся рибосомы, ДНК, липидные гранулы и особые включения - пиреноиды, в основном содержащие крахмал. Кроме хлорофилла (a и b) и каротиноидов, которые есть у всех водорослей, в хроматофорах могут содержаться дополнительные пигменты. Запасное вещество – крахмал. Тело многоклеточных водорослей представлено многоклеточным слоевищем (нитчатым или изрезанным, неправильной формы). Настоящих тканей и вегетативных органов водоросли не имеют. Размножение водорослей очень разнообразно. Вегетативное размножение происходит у одноклеточных путем деления клетки, у колониальных - распадом колоний, у многоклеточных - частями таллома. Бесполое размножение осуществляется посредством спор, имеющих жгутики (зооспоры) и способных самостоятельно расселяться; Половое размножение - в результате слияния гамет. Однако не у всех водорослей гаметы подразделяются на мужские и женские — у некоторых водорослей сливаются две одинаковые гаметы. Из зиготы либо непосредственно образуется новая особь, либо она многократно делится, образуя зооспоры. Общим для зеленых водорослей является то, что в жизненном цикле обычно доминирует гаплоидная фаза,диплоидна только зигота, которая редукционно делится с образованием спор. Основные представители Типичным представителем одноклеточных зеленых водорослей является хламидомонада. Клетка имеет овальную или грушевидную форму, на переднем конце находятся два одинаковых по длине жгутика, с помощью которых она передвигается. Гаплоидна. Хламидомонада встречается в лужах и мелких стоячих водоемах с органическими отбросами.  Оболочка клетки пектиновая, прозрачная. Клетка содержит одно ядро, две пульсирующие вакуоли, светочувствительный глазок - стигму. У хламидомонады положительный фото- и аэротаксис. В задней части цитоплазмы располагается хроматофор, содержащий хлорофилл, имеющий вид чаши, в нем на свету происходит фотосинтез. В его толстой задней стенке - периноид с зернами крахмала. Хламидомонада способна поглощать растворенные в воде органические вещества (осмотически) - автогетеротроф и используется для очистки водоема. «Цветение» воды - это массовое размножение хламидомонады. Бесполое размножение: материнская клетка образует 4-8 спор со жгутиками (зооспоры), каждая из которых дает начало новой особи.  При неблагоприятных условиях (похолодание, пересыхание) протекает половое размножение: образовавшиеся в материнской клетке гаметы (32-64) выходят из нее и попарно сливаются с гаметами от других особей, образуя зиготу. Зигота зимует на дне водоема; весной делясь мейотически дает начало 4 новым особям. Хлорелла. Места обитания - не только в водоемах, но и в почве и на коре деревьев. Род хлорококковых водорослей. Имеет шаровидную форму и микроскопические размеры. Неподвижна. Клетка покрыта плотной целлюлозной оболочкой, имеет одно ядро, множество мелких вакуолей, хроматофор, содержащий хлорофилл.  Размножается хлорелла безжгутиковыми спорами (до 8 в одной материнской клетке). Вегетативная форма и споры у этой водоросли не имеют жгутиков и пассивно переносятся током воды.  Характеризуется очень быстрыми темпами размножения. Хлорелла является очень полезным растением, так как в ее клетках содержится до 50 полноценных белков, жирные масла, витамины В, С, К. Существуют установки для выращивания хлореллы с целью получения дешевых кормов для сельскохозяйственных животных. Вольвокс и пандорина образуют колонии. К многоклеточным зеленым водорослям относят ульву, улотрикс, спирогиру. Улотрикс и спирогира - многоклеточные зеленые водоросли, имеющие нитчатое слоевище  Рис. спирогира
Бесполое размножение улотрикса происходит в теплое время года: в специальных клетках образуются зооспоры грушевидной формы с 4 жгутиками, одним ядром и одной стигмой; они выходят в воду, прикрепляются к какому-нибудь предмету и дают начало новой нити улотрикса.  Половое размножение - изогамия - наблюдается при наступлении холодов (неблагоприятные условия): сливаются двужгутиковые гаметы (копуляция) от разных особей, зигота имеет 4 жгутика, два ядра и две стигмы; ядра сливаются, жгутики и стигмы исчезают, зигота покрывается плотной оболочкой и после длительного периода покоя прорастает, давая начало 4 особям. Бесполое размножение спирогиры - поперечное деление нити водоросли на фрагменты (обрыв);  половой процесс - конъюгация - две нити сближаются, содержимое одной клетки сливается с содержимым противолежащей клетки, зигота покрывается плотной оболочкой, весной прорастает (после мейоза одно ядро остается) и дает начало новой особи. К улотриксовым относится микроскопическая водоросль - плеврококк, - обитающая на нижней части стволов деревьев, заборов. Представляет собой одиночные клетки, чаще собранные в "пакетики" из четырех клеток. Размножается только делением. Отдел Бурые водоросли Отдел Бурые водоросли (насчитывают около 1500 видов) - исключительно многоклеточные организмы - являются обитателями морей. Фукус, ламинария сахаристая (морская капуста). Таллом примитивных форм представлен однорядными или многорядными нитями; у высокоорганизованных - расчленен и может достигать нескольких десятков метров в длину. Прикрепление слоевищ к субстрату осуществляется с помощью ризоидов. Многорядные талломы состоят из поверхностных клеток, заполненных большим количеством хлоропластов; в центре находятся бесцветные клетки, функция которых состоит в транспорте продуктов фотосинтеза и механической поддержке. Поэтому можно считать, что у бурых водорослей намечается дифференцировка слоевища на ткани. Клетки бурых водорослей содержат хлоропласты, окрашенные, оранжевыми, желтыми и бурыми пигментами (фукоксантин), запасные питательные вещества - полисахарид ламинарии, шестиатомный спирт маннит и жиры. Хлорофилл (a и с). Вегетативное размножение осуществляется частями таллома (обрывки слоевища); бесполое - гаплоидными спорами, развивающимися на гаметофите. Взрослое растение рода Ламинария является диплоидным спорофитом (крупные растения до 6 м с разветвленным талломом: ризоиды, «ствол», одна или несколько пластин) в спорангиях, в результате мейоза образуются зооспоры.  Рис. ламинария Из них вырастает гаплоидное поколение - заростки (гаметофиты), на которых в многоклеточных половых органах образуются половые клетки: в антеридиях (расположенных на мужских гаметофитах) - сперматозоиды, в архегониях (находящихся на женских гаметофитах) - яйцеклетки. После оплодотворения зигота развивается в диплоидное растение - спорофит.  | |||||||||||||||||||||