Растительная клетка, ее строение
 Скачать 0.58 Mb.
|
|
Биологическое значение соцветий: соцветия увеличивают вероятность опыления цветков при экономии материала. Из органических веществ, которые идут на строительство одного крупного цветка, растение создает множество мелких цветков, при этом резко возрастает количество плодов, созревающих на растении. У ветроопыляемых растений соцветия облегчают перекрестное опыление. Размножение растений Размножение - это воспроизведение особями себе подобных. Оно позволяет поддерживать преемственность между поколениями и поддерживать численность популяций на определенном уровне. Способы размножения растений. Вегетативное размножение не связано с формированием специальных органов размножения и клеток. Оно осуществляется с помощью вегетативных органов растения: стебля (черенками и отводками), листьев, почек, корневищ, ползучих побегов, луковиц, корневых отпрысков (так размножаются растения, способные образовывать почки на корнях), листовых черенков и культурой ткани (выращивание в пробирке). Вегетативное размножение в естественных условиях биологически тогда выгодно, когда в борьбе за существование необходимо быстро освоить новые места обитания, захватить большие площади для расселения и питания. Так у ландыша и майника это единственный способ размножения из-за отсутствия благоприятных условий для семенного размножения. Бесполое размножение осуществляется с помощью спор. Спора - это специализированная клетка, прорастающая без слияния с другой клеткой. Споры могут быть диплоидными (образуются в результате митоза) и гаплоидными (образуются в результате мейоза); они могут иметь жгутики для передвижения (у водорослей) или распространяться с помощью ветра и воды (папоротник, мхи). Половое размножение - связано со слиянием специализированных половых клеток - гамет с образованием зиготы. Гаметы могут быть одинаковыми и разными в морфологическом отношении. Изогамия - слияние одинаковых гамет; гетерогамия - слияние разных по размеру гамет; оогамия - слияние подвижного сперматозоида с крупной неподвижной яйцеклеткой. Для некоторых групп растений характерно чередование поколений, при котором половое поколение продуцирует половые клетки (гаметофит), а неполовое поколение производит споры (спорофит). Опыление. Оплодотворение Опыление - это процесс переноса пыльцы с пыльника на рыльце пестика у цветковых растений и на микрополе семязачатка голосеменных. Опыление предшествует оплодотворению. Различают самоопыление и перекрестное опыление. Самоопыление осуществляется в распустившихся цветках, иногда в нераспустившихся. Перекрестное опыление свойственно большинству цветковых растений. Оно обеспечивав обмен генами, поддерживает высокий уровень гетерозиготности популяций, определяет целостность и единство вида. Перекрестное опыление заключается в переносе пыльцы с одного цветка на другой на одном и том же растении или на рыльце пестика другого растения. Оно осуществляется насекомыми (мак), при помощи ветра (рожь, береза), а также с помощью воды, птиц и других животных. Цветки насекомоопыляемых растений бывают преимущественно яркими, имеют запах, липкую пыльцу с выростами, выделяют нектар. У ветроопыляемых растений цветки мелкие, не имеют яркой окраски и аромата и обычно собраны в соцветия. Пыльники, в которых образуется много мелкой, сухой и легкой пыльцы, расположены на длинных тычиночных нитях. Рыльца пестиков таких растений широкие, длинные или перистые - приспособленные к улавливанию пыльцы. Оплодотворение. Оплодотворение происходит после опыления. У некоторых растений оплодотворение происходит через несколько дней или недель, у сосны — даже через год. Для осуществления оплодотворения необходимо, чтобы пыльца была зрелой и жизнеспособной, а в семязачатке должен сформироваться зародышевый мешок. Так, у покрытосеменных пыльцевое зерно, попав на рыльце пестика, прорастает. В ткани рыльца пестика внедряется пыльцевая трубка. По мере роста пыльцевой трубки в нее перетекают ядро вегетативной клетки и оба спермин. Проникнув в зародышевый мешок, пыльцевая трубка разрывается под действием разницы осмотического давления. Один из спермиев сливается с яйцеклеткой и образуется диплоидная зигота, дающая начало зародышу. Второй спермий сливается с центральной двуядерной клеткой, при этом образуется триплоидное ядро, дающее начало эндосперму (питательной ткани для зародыша) Весь этот процесс получил название двойного оплодотворения. Прочие клетки зародышевого мешка разрушаются. Зародыш (зачаточный побег) вместе с эндоспермом образуют семя, покрытое кожурой. Из стенок завязи или цветоложа формируется плод. Строение семян. Прорастание и распространение Главная часть семени - зародыш. Он состоит из корешка, стебелька, почечки и двух или одной семядолей. Этот признак лежит в основе разделения всех цветковых растении на два класса - Двудольные и Однодольные. У семян с эндоспермом семядоли обычно небольшие, у семян без эдосперма запасы питательных веществ накапливаются в больших семядолях зародыша. эндосперм, как правило, окружает зародыш, лишь у злаков он, прибегает к единственной семядоле зародыша - щитку. Прорастание семени Перед прорастанием семена в большинстве случаев проходят период покоя. Величина его у всех растений разная. Для прорастания семени необходимы вода, тепло и воздух. При достаточном количестве воды семя набухает и плотная кожура разрывается. При благоприятной температуре ферменты семени переходят из неактивного состояния в активное. Под их действием нерастворимые запасные вещества превращаются в растворимые: крахмал - в сахар, жиры - в глицерин и жирные кислоты, белки - в аминокислоты. Приток питательных веществ к зародышу выводит его из состояния покоя, и начинается рост. Прорастающие семена непрерывно поглощают кислород и выделяют углекислый газ, при этом выделяется тепло. Хранят семена в сухих, хорошо проветриваемых помещениях. Доступ воздуха к семенам должен быть постоянным, хотя сухие семена дышат менее интенсивно. Виды плодов: * орех, орешек: сухие, нераскрывающиеся с одним семенем, околоплодник деревянистый (дуб, лещина); * семянка: околоплодник кожистый, не срастается с семенем (подсолнечник); * зерновка: околоплодник кожистый, сросшийся с семенем (рожь, пшеница, кукуруза); * листовка: сухие раскрывающиеся одногнездные плоды со многими семенами (пион); * боб: семена прикреплены к створкам (бобы, горох); * стручок - семена расположены на перегородке (пастушья сумка, сурепка); * коробочка: кубышкообразной формы, с крышкой (мак, мальва); * ягода: сочный многосемянной плод, покрытый кожицей (виноград, томаты); * костянка: сочный, односемянной плод, с трехслойным околоплодником (слива, вишня); * сложная костянка - сложный многокосточковый плод с трехслойным околоплодником (малина, земляника). Способы распространения семян и плодов: * без участия посторонних агентов (семена и плоды крупных размеров); * с помощью животных (сочные плоды, ягоду); * с помощью ветра (плоды с крыльями и хохолками); * с помощью воды (сухие плоды и семена); * с помощью человека (все виды плодов и семян). Развитие растительного мира Многообразие существующих ныне и живших ранее на Земле растений является результатом эволюционного процесса. Современная классификация растений дает представление о пути становления тех или иных систематических групп. Все растения по строению вегетативного тела можно разделить на низшие (слоевищные) и высшие растения. К низшим растениям условно относят цианобактерии и актиномицеты, а также водоросли и лишайники. К высшим растениям относятся давно вымершие псилофиты и ныне живущие мхи, папоротники, хвощи, плауны, голосеменные и покрытосеменные растения. Доказательствами эволюции растений являются палеонтологические находки их ископаемых останков. Среди них можно назвать строматолиты - многослойные образования из остатков древних примитивных водорослей, обитавших в морях и океанах; отпечатки гигантских папоротников, хвощей, плаунов, обнаруженные в залежах каменного угля и торфяниках, многочисленные споры и пыльца в почвенных отложениях разного геологического возраста. К первому этапу эволюции организмов можно отнести появление первых одноклеточных организмов — сине-зеленых водорослей (цианобактерии) в архейскую эру 3,5 млрд лет назад. Это были одноклеточные прокариоты, способные к автотрофному питанию (хемо- и автотрофному). Благодаря их жизнедеятельности в первичной атмосфере появился кислород. Появление первых автотрофных эукариотов около 1,5 млрд лет назад - это следующий этап в эволюции растений. Они были предками современных одноклеточных водорослей, от которых произошли многоклеточные водоросли. Возникновение фотосинтеза в архейскую эру положило начало разделению всех живых организмов на растения и животные. Накопление органических веществ на Земле началось с появлением первых зеленых растений - водорослей. В дальнейшем продолжалось усложнение вегетативного тепа водорослей. Увеличилась площадь их поверхности, что увеличило продуктивность фотосинтеза. Эти процессы относят к протерозойской эре. Следующим этапом стал выход растений на сушу в палеозое. Первыми настоящими растениями суши принято считать псилофиты, ныне вымершую группу. Они имели: покровные ткани с устьицами, защищавшие их от внешних условий среды; механические ткани, выполняющие опорную функцию; примитивные проводящие ткани. Псилофиты представляют собой переходную форму от низших растений к высшим. К следующему этапу относится появление и господство папоротников в каменноугольном периоде. Они имели развитую корневую и проводящую системы, лист, как эффективный орган фотосинтеза, что давало большие преимущества для жизни на суше. И хотя их размножение было тесно связано с водой; т.к. в жизненном цикле присутствовала: жгутиковая стадия, они сформировали обширные леса, создали плодородный почвенный покров, обогатили атмосферу кислородом. Позднее появляются семенные папоротники, ныне вымершая группа растений. Это были предки современных голосеменных растений. Наличие у них семени делало половой процесс независимым от воды, зародыш семени защищен от неблагоприятных факторов среды и обеспечен питательными веществами при прорастании (в отличие от споры). Появление голосеменных растений в пермском периоде произошло в результате смены влажного климата сухим, что привело к гибели гигантских папоротников; хвощей, плаунов. Голосеменные перешли к принципиально новому типу оплодотворения: половые клетки стали развиваться у них во внутренних тканях. Мужская половая клетка, не соприкасаясь с окружающей средой, попадала к яйцеклетке, проходя внутри пыльцевой трубки. Это способствовало дальнейшему завоеванию суши, а приспособления семян к распространению ветром и водой помогло быстро заселить сушу. Заключительным этапом стало возникновение цветковых растений в результате усложнения репродуктивных органов и. появления цветка. Завязь покрытосеменных защищает семяпочку, семена развиваются внутри плода, который служит им защитой и источником питания. Цветковые растения быстро завоевали сушу и освоили водную среду обитания. У цветковых возникли разные приспособления, привлекающие животных опылителей, что делает более эффективным оплодотворение. Водоросли Это низшие содержащие хлорофилл растения, не расчлененные на стебель, корень и листья. Обитают преимущественно в пресных водоемах и морях. Отдел зеленые водоросли. Зеленые водоросли делятся на одноклеточные и многоклеточные формы, содержат хлорофилл. У них встречаются все виды бесполого и полового размножения. Зеленые водоросли встречаются в соленых и пресных водоемах, в почве, на коре деревьев, на камнях и скалах. Этот отдел насчитывает до 20 тыс. видов и включает пять классов: * Класс волосковые - наиболее примитивные одноклеточные водоросли со жгутиками. Некоторые их виды представляют собой колонию. * Класс протококковые - одноклеточные и многоклеточные безжгутиковые формы * Класс улотриксовые - имеют нитчатое или пластинчатое строение слоевища. * Класс жаровые — строением напоминают высшие растения - хвощи. * Класс сифоновые — внешне похожи на другие водоросли или на высшие растения, состоят из одной многоядерной клетки, достигая размеров до 1 м. Одноклеточная зеленая пресноводная водоросль - хламидомонада. Имеет овальную или круглую форму тела, на вытянутом переднем конце два жгутика. Хроматофор чашевидный, с пиреноидом, содержащим зерна крахмала. В передней части клетки красный глазок - это светочувствительный орган. Ядро одно, с маленьким ядрышком. Две пульсирующие вакуоли смещены к переднему концу клетки. Хламидомонада питается автотрофно, но при отсутствии света может перейти на гетеротрофное питание, если в воде присутствуют органические вещества. Размножается бесполым и половым путем. При бесполом размножении содержимое клетки (спорофит) делится на 4 части и образуются 4 гаплоидных зооспоры. С наступлением холодов 2 зооспоры сливаются, образуя диплоидную зиготоспору. Весной она делится митозом, вновь образуя гаплоидные водоросли. Спирогира - пресноводная зеленая многоклеточная нитчатая водоросль. Нити составлены одним рядом одноядерных цилиндрических клеток со спиралевидными хлоропластами и пиреноидами. Рост нити в длину происходит бесполо за счет поперечного деления клеток. Размножается частями нити или половым путем. Половой процесс называется конъюгацией. Отдел бурые водоросли Многоклеточные морские водоросли. Насчитывается ок. 1500 видов. Имеют желтовато-бурую окраску, обусловленную большим количеством желтых и бурых пигментов. Размер и форма их различны. Встречаются нитевидные, корковидные, шаровидные, пластинчатые и кустообразные растения. Слоевища (тела) многих видов содержат газовые пузырьки, удерживающие водоросли в вертикальном положении. Вегетативное тело расчленено на подошву или ризоиды, служащие органами прикрепления, и на простую или рассеченную пластину, соединяющуюся с подошвой черешком. Пигменты, придающие им бурый цвет, сосредоточены только в поверхностных слоях клеток, внутренние клетки талома бесцветны. Это свидетельствует о дифференциации клеток по функциям: фотосимтетической и загасающей. У бурых водорослей нет настоящей проводящей системы, однако, в центре слоевища имеются ткани, по которым передвигаются продукты ассимиляции. Всасывание минеральных веществ осуществляется всей поверхностью слоевища. У бурых водорослей встречаются все формы размножения: вегетативное (при случайных отделениях частей слоевища), споровое, половое (три формы: изогамная, гетерогамная и моногамная). Отдел красные водоросли (багрянки) Встречаются обычно на больших глубинах теплых морей. Насчитывают ок. 4000 видов. Имеют расчлененное слоевище, ризоидом или подошвой крепятся к субстрату. Помимо обычных хлорофиллов и каротиноидов, в пластидах багрянок содержатся фикобилины. Другая их особенность - сложный половой процесс. Гаметы и споры красных водорослей лишены жгутиков и неподвижны. Оплодотворение происходит при пассивном переносе мужских половых клеток к женскому половому органу: Значение водорослей Водоросли - первичные продуценты с высокой продуктивностью. С них начинаются большинство пищевых цепей морей, океанов и пресных водоемов Одноклеточные водоросли являются главным компонентом фитопланктона, который служит кормом многим видам водных животных. Водоросли обогащают атмосферу кислородом. Из водорослей получают много ценных продуктов. Например, из красных водорослей получают полисахариды агар-агар и карраген (используются для получения желе, в косметике и как пищевые добавки); из бурых водорослей получают альгиновые кислоты (применяют в качестве отвердителей, желеобразующих веществ в пищевой, косметической промышленности, для изготовления красок и паков). Бактерии Это мельчайшие орг3анизмы, обладающие клеточным строением, не имеющие настоящего оформленного ядра. Бактерии освоили самые разнообразные среды обитания: почву, воду, воздух, внутреннюю среду организмов. Их обнаруживают даже в горячих источниках, где они живут при температуре 60° С. Снаружи бактерии покрыты капсулой или клеточной стенкой из муреина. Плазматическая мембрана бактерий по структуре и функциям не отличается от мембран эукариотических клеток. У некоторых бактерий плазматическая мембрана впячивается внутрь клетки и образует мезосомы. На поверхности мезосомы находятся ферменты, участвующие в процессе дыхания. Во время деления бактериальной клетки, мезосомы связываются с ДНК, что облегчает разделение двух дочерних молекул ДНК. Генетический материал бактерий содержится в одной кольцевой молекуле ДНК. Форма бактерий является одним из важнейших систематических признаков. Шаровидные бактерии называются - кокками, палочковидные — бациллами, изогнутые - вибрионами, спиралевидные — спирохетами и спириллами. Размножаются бактерии делением пополам. Перед делением происходит удвоение ДНК. У бактерий наблюдается и половое размножение, в виде генетической рекомбинации. При сближении бактерий часть ДНК клетки-донора переносится в клетку-реципиент и замещает фрагмент ее ДНК. Обмен наследственной информацией может происходить путем конъюгации (прямого контакта клеток), трансдукции (переноса ДНК вирусом-бактериофагом) и трансформации (поглощения фрагментов ДНК извне). Бактерии способны в неблагоприятных условиях образовывать споры, сохраняющие способность к прорастанию. Способы питания разных бактерий Сапрофиты извлекают питательные в-ва из мертвой органики, разлагая их до неорганических веществ. Симбионты — клубеньковые бактерии способны фиксировать и использовать атмосферный азот для биосинтеза. Паразиты живут внутри других организмов, которые обеспечивают их питанием и убежищем (к ним относятся патогенные бактерии). Автотрофы или фототрофы - фотосинтезирующие сине-зеленые водоросли (цианобактерии) используют для биосинтеза энергию солнечного света. Хемотрофы ( |