4 модуль ботаника. Систематика растений, ее задачи. Основные группы организмов. Систематика растений
 Скачать 0.82 Mb.
|
|
Систематика растений, ее задачи. Основные группы организмов. Систематика растений – биологическая наука, изучающая разнообразие всех ныне существующих и вымерших видов растений и как это многообразие привести в логическую упорядоченную систему. Она, как единая широкая наука, включает в качестве разделов: номенклатуру, классификацию, филогенетику. Н  оменклатура изучает перечень названий организмов и категорий, употребляемых в систематике. Классификация занимается составлением классификационных систем, определяет место вида в системе органического мира. Филогенетика изучает историческое развитие мира живых организмов и его закономерности как в целом, так и таксонов разного ранга.При изучении растений сходные друг с другом виды объединяют в роды, роды — в семейства, семейства — в порядки, порядки — в классы, классы — в отделы, отделы — в царство. Задачи систематики: Описание новых видов растений; Классификация объектов; Изучение истории развития растительного мира; Восстановление эволюции таксонов. Водоросли. Общая характеристика. Происхождение. Морфологические типы дифференциации таллома водорослей. Особенности строения, размножения, жизненных циклов, экологии. Классификация. Значение. Водоросли являются наиболее древней группой растений. Существует предположение, что различные группы водорослей могли возникнуть самостоятельно путем независимых актов эндосимбиоза с различными прокариотами. Водоросли относятся к низшим растениям, тело лишено тканей и органов, т.е. является слоевищем (талломом). Слоевище может быть одноклеточным, многоклеточным или колониальным. Известно 9 морфологических типов строения тела водорослей. Наиболее архаичной считается амебоидная структура с эластичной пелликулой. Монадная структура свойственна одноклеточным водорослям, обладающим ундуподиями и характеризующимися твердой клеточной стенкой. Коккоидная структура отличается клетками, лишенными ундумеподиев и снабженными твердой стенкой. В случае палмеллоидной структуры многочисленные коккоидные клетки погружены в общее слизистое тело. В тех случаях, когда клетки собраны в простые или ветвящиеся нити, говорят о нитчатой структуре. Пластинчатая структура характеризуется пластинкой из одного, двух или многих слоев клеток. Весьма оригинальная сифональная структура. Отличительной чертой этого типа структуры является слоевище, не имеющие внутри клеточных перегородок при наличии большого кол-ва ядер. Наконец, очень своеобразная харофитная структура характеризуется крупными многоклеточными слоевищами линейно-членистого строения. Строение: снаружи находится твердая клеточная стенка (состоит из аморфного, образованного пектиновыми веществами матрикса). У некоторых клетка снаружи ограничена уплотненным слоем протопласта – пелликулой. Цитоплазма расположена тонким слоем, окружая большую вакуоль с клеточным соком. В цитоплазме: ЭПС, рибосомы, митохондрии, аппарат Гольджи, клеточное ядро и пластиды. Пластиды разнообразны по форме, пигменту. Размножение. Различают вегетативное, бесполое и половое размножение. При вегетативном: части таллома отделяются от материнского растения без каких- либо изменений в клетках (фрагментация – самая простая форма). Споровое (бесполое) может осуществляться с помощью зооспор – подвижных клеток, снабженных ундулиподиями или с помощью апланоспор – неподвижных клеток. Половое размножение: слияние двух половых клеток – гамет, в результате чего образуется зигота. У водорослей существуют хологамия, изогамия, гетерогамия и оогамия. У водорослей в цикле развития возникло чередование гаплоидного полового и диплоидного бесполого поколений (чередование гаметофикота и спорофикота). Большинство водорослей живет в пресноводных водоемах и морях, но есть наземные, почвенные, водоросли снега, льда. Обитающие в воде делятся на 2 группы: планктонные (совокупность свободно плавающих в толще воды мелких организмов, образуют фитопланктон) и бентосные (макроскопические организмы, прикрепленные к донному субстрату, служат кормом для многих пресноводных и морских рыб). Наземные водоросли (позеленение камней и скал); водоросли льда и снега: явление «красного снега» - хламидомонада снежная; водоросли почвы (накопление органического вещества). Значение: водоросли служат кормом для рыб и других обитателей водной среды. Они регулируют содержание газов в воде: они извлекают из воды углекислый газ и насыщают её кислородом. Во многих странах водоросли ламинарию, ульву, порфиру используют для приготовления разнообразных блюд. Они содержат йод и витамины, в них много углеводов. Водоросли используют для получения калийных солей, йода, уксусной кислоты, спирта и других веществ. Из красных водорослей получают желирующее вещество агар-агар, которое используется для изготовления мармелада, джемов. Агар-агар также применяется в научных лабораториях для выращивания микроорганизмов. Некоторые водоросли используются для биологической очистки загрязнённых вод. Отдел Красные водоросли (Rhodophyta). Особенности строения, размножения, жизненных циклов, экологии. Классификация и представители. Значение. Отдел багрянки или красные водоросли представляют естественную древнюю группу организмов. Обитатели моря; всегда прикреплены к субстрату, камням; живут на значительных глубинах. Своеобразие красных водорослей прежде всего заключается в наборе пигментов. В пластидах помимо хлорофилла а и каротиноидов, содержится еще ряд водорастворимых пигментов – фикобилипротеидов: красные и синие (от их соотношения зависит окраска таллома). Таллом у багрянок иногда имеет вид разветвленных многоклеточных нитей, прикрепленных к субстрату с помощью ризоидов, реже внешне напоминает цветковые растения. Клеточная стенка багрянок двухслойна и состоит из пектиновых соединений (наружный) и гемицеллюлоз (внутренний слой) , которые могут сильно набухать и часто сливаются в общую слизистую массу мягкой или хрящеватой консистенции. Пектиновые вещества – соли кальция и магния пектиновых кислот. Пластиды многочисленные в виде зерен или пластинок. Размножение вегетативное, бесполое и половое. Бесполое: осуществляется с помощью неподвижных клеток – тетраспор, развивающихся в спорангиях. Центриоли в клетках красных водорослей отсутствуют. Половое процесс оогамный. Женский орган – карпогон, состоит из расширенной базальной части, заключающего гаплоидное ядро яйцеклетки и отростка – трихогины. Антеридии – мужские гаметангии – мелкие бесцветные клетки. Выпавшие из антеридиев спермации переносятся током воды и прилипают к трихогине. В месте контакта их стенки растворяются и ядро спермация перемещается по трихогине в брюшную полость карпогона, где сливается с женским ядром, образуется зигота, а затем диплоидные карпоспоры. Из карпоспор развивается диплоидный таллом, на котором в результате редукционного деления образуются гаплоидные тетраспоры. Подвижные стадии в цикле развития полностью отсутствуют, а споры и гаметы всегда лишены ундулиподиев. Представители – порфира, каллитамнион щитковидный, делессерия, кораллина. Значение: самое распространенное значение багрянок – получение полисахарида агар-агара. Его используют в пищевой, кондитерской, медицинской и других производствах. Некоторые виды употребляются человеком в пищу и используются как корм для животных. Из багрянок добывают йод, бром, заменители крови. 4. Отдел Бурые водоросли. Особенности строения, размножения, жизненных циклов, экологии. Классификация и представители. Значение. Представители этого отдела живут в морях как донные, эпифитные, бентосные, реже как вторично планктонные организмы . Все бурые водоросли (около 1500 видов) — многоклеточные организмы. Архаичные представители отдела — ветвистые однорядные или многорядные нити; высокоорганизованные — имеют крупные расчлененные талломы. Рост части крупных бурых водорослей осуществляется за счет интеркалярных меристем. Ископаемые остатки бурых водорослей известны с силура и девона. Строение: Вегетативные клетки фукофикот окружены толстыми легко ослизняющимися стенками, составляющими основную часть опорного волокнистого материала. Аморфный матрикс составляют ряд сульфатированных полисахаридов (фукоидан). Внешний пектиновый слой клеточных стенок содержит альгин. Плазмалемма отграничивает протопласт от клеточной стенки. Ядро обычно одно. Характерны физоды — пузырьки с большим количеством полифенолов. Обычные вакуоли имеются. Ундулиподиев у подвижных стадий два. Пластиды разнообразны по форме и величине. Чаще пластиды мелкие дисковидные и обычно лишены пиреноидов. Пластиды окрашены в бурый цвет благодаря преобладанию ксантофилла — фукоксантина. Имеются хлорофиллы а и с, а также β-каротин. Основной запасной продукт —ламинарин откладывается в цитоплазме. + маннит и жиры. Характерно преобладание диплоидной фазы. Размножение Вегетативное размножение осуществляется с помощью частей таллома, споровое (бесполое) — с помощью гаплоидных подвижных или неподвижных спор, прорастающих в гаплоидные стадии — гаметофикоты, на которых образуются половые органы. Половой процесс изогамный, гетерогамный и оогамный. Зигота без периода покоя прорастает в диплоидный организм. Наблюдается смена поколений: у одних изоморфная, у других гетероморфная. Ламинария - «Ствол» прикрепляется к субстрату с помощью ризоидов. На пластине возникают одногнездные зооспорангии, в которых развиваются подвижные зооспоры, прорастающие в гаметофикоты. - микроскопические часто редуцированные нитчатые заростки. На мужских гаметофикотах образуются антеридии, в которых образуются сперматозоиды, а на женских — оогонии, где формируется по несколько крупных яйцеклеток. Яйцеклетка выходит из оогония и оплодотворяется вне его, после чего сразу же прорастает в спорофикот. Представители: Ламинария имеет гетероморфный цикл с обязательным чередованием спорофикота и гаметофикота. Зрелые спорофикоты ламинарий — крупные организмы длиной 0,5—6 м. Их слоевище имеет одну или несколько пластин, расположенных на простом или разветвленном «стволе». Широко распространен род фукус [Fucus) — довольно обычный обитатель береговой зоны. У фукусов есть лишь смена ядерных фаз: вся водоросль диплоидна, гаплоидны только гаметы. Размножение спорами отсутствует. Половой процесс — оогамия. Талломы фукуса плоские, ремневидные, дихотомически разветвленные, темно-бурого цвета, достигают 0,5—1,2 м длины и 1—5 см ширины. Вдоль лопастей таллома с гладкими или зазубренными краями проходит срединная жилка. Значение: Слоевища ламинарий используют в пищу, в медицине разных стран и как источник получения йода. Бурые водоросли используют в пищу, на корм скоту, как удобрения, для производства альгинатов и маннита. 5. Отдел Зелёные водоросли. Особенности строения, размножения, жизненных циклов, экологии. Классификация и представители. Значение. Около 13 тыс. видов. Ископаемые известны из протерозойских отложений. Разнообразны по внешнему виду: одноклеточные, колониальные, сифональные, многоклеточные нитчатые и пластинчатые. Обитают в пресных водах, имеются морские и наземные виды. Имеют чисто зеленый цвет слоевищ- преобладание хлорофилла. Обнаружены хлорофиллы а и b, каротиноиды. Строение Пластиды окружены оболочкой из двух мембран. Пиреноиды имеются или отсутствуют. У подвижных стадий есть два, четыре, ундулиподиев одинаковой длины и одинакового строения. Клетки одноядерные или многоядерные, покрыты целлюлозно-пектиновой стенкой, редко окружены пелликулой. Запасной продукт — крахмал, откладывающийся внутри пластид, в цитоплазме откладывается масло. Представители Хламидомонада (Chlamydomonas) около 320 видов одноклеточных организмов. Обитают в лужах, канавах и других пресных водоемах. Имеют эллипсоидную форму клетки с небольшим бесцветным «носиком» на переднем конце, от которого отходят два равных по длине ундулиподия. Стенка плотно прилегает к протопласту. Протопласт содержит одно ядро, большой чашевидный хромопласт, в который погружены пиреноид, пигментный глазок и пульсирующие вакуолиэ При подсыхании водоема хламидомонады теряют ундулиподии, стенки их ослизняются, в неподвижном состоянии они размножаются. Стенки дочерних клеток также ослизняются, и получается система вложенных друг в друга слизистых обверток, в которых группами расположены неподвижные клетки. При перенесении в воду клетки вновь формируют ундулиподии и возвращаются к одноклеточному подвижному образу жизни. При половом размножении образуются одинаковые гаметы (изогаметы), похожие на зооспоры, но меньших размеров и в большем числе. Для некоторых видов характерна гетерогамия или даже оогамия. Вольвокс (Volvox) — колониальная водоросль, имеющая шаровидную форму. Внутренняя полость шара занята слизью. Каждая клетка снабжена двумя ундулиподиями, направленными кнаружи от шара. Вегетативные клетки, выполняющие функции питания и движения, но неспособные к размножению. Движение колоний вольвокса координированное. Имеются специализированные клетки выполняющие функции полового размножения. Вегетативное размножение осуществляется с помощью дочерних колоний, образующихся в материнской колонии. Дочерние колонии выпадают внутрь материнского шара и освобождаются лишь после его разрушения. При половом размножении из специализированных клеток образуется оогонии (развиваются яйцеклетки). Из других, развиваются мужские гаметы— сперматозоиды. Группа сперматозоидов подплывает к другой особи и распадается на отдельные сперматозоиды, которые оплодотворяют яйцеклетки. Образуется диплоидная ооспора. Ооспора прорастает. Возникает пластинка гаплоидных клеток, постепенно формируется новое шаровидное тело вольвокса. У вольвокса диплоидна лишь зигота. Хлорелла (Chlorella) распространена в пресных водах, морях, на сырой земле, коре деревьев. Шаровидные клетки, одетые гладкой стенкой, содержат обычно чашевидный хроматофор и одно ядро. При бесполом размножении клетка делится на клетки автоспоры, которые одеваются собственными стенками. Освобождаются после разрыва стенки материнской клетки. Половой процесс отсутствует. Хлорелла характеризуется быстрыми темпами размножения и служит объектом для изучения фотосинтеза. Она способна использовать до 12 % световой энергии. Ее сухое вещество содержит до 50 % полноценных белков, жирные масла, витамины В, С и К. Существуют промышленные установки по разведению хлореллы для получения дешевого корма. Спирогира (Spirogyra) обитают в пресных водах. Их нитчатый таллом состоит из крупных клеток. Растет спирогира за счет деления клеток, которое обычно происходит ночью. Сначала делится ядро, затем перешнуровывается сама клетка. Вегетативное размножение осуществляется путем разрыва нитей на отдельные участки. При половом размножении две близлежащие клетки параллельных нитей образуют выросты, направленные друг к другу и сливающиеся в конце концов между собой. Через образовавшийся сквозной канал содержимое одной клетки в течение нескольких минут переливается в другую и сливается с ее протопластом. Образовавшаяся зигота округляется, формируется толстая трехслойная стенка, и вся клетка переходит в состояние покоя. При прорастании зиготы происходит редукционное деление. Диплоидна у нее только зигота. Ульва (Ulva), (морской салат). Встречается на поверхностях теплых морей. Особое строение имеют сифоновые, характеризующиеся сифональным типом тела. Отсутствуют в теле клеточные перегородки. Таллом у них крупный и достигает 25—50 см в длину. Он одет полисахаридной стенкой, под которой находится слой цитоплазмы, изнутри граничащий с непрерывной вакуолью и содержащий много ядер. К зеленым водорослям иногда относят группу харовых хары (Chara) — довольно крупные водоросли, произрастающие на мелководье и характеризующиеся сложно устроенным талломом. 6. Царство Грибы. Общая характеристика, происхождение, размножение, экология, значение. Деление на классы. Описано около 100 тыс. видов грибов. Это организмы-деструкторы, способные превращать органические вещества биосферы в простые соединения (С 02, Н20, NH3 и др.), завершая тем самым различные биогеохимические циклы. Грибы крайне разнообразны по величине, внешнему виду, местам обитания и физиологическим особенностям. Многие грибы микроскопически малы (микромикоты), но есть среди них и экземпляры, плодовое тело которых достигает полуметра и более (макромикоты). Все грибы гетеротрофны, они либо сапротрофы, либо паразиты, либо хищные. Известны с ордовика. К грибам относят пять таксонов — хитридиомикоты, зигомикоты, аскомикоты, базидиомикоты и дейтеромикоты, или несовершенные грибы. К грибам, как правило, относят и лишайники, слоевища которых образованы мицелием грибов. Строение Основу вегетативного тела составляет мицелий или грибница, система микроскопических тонких ветвящихся нитей-гифов с апикальным (верхушечным) ростом и боковым ветвлением. Часть мицелия, пронизывающего субстрат- субстратный мицелий, а располагающийся на поверхности- воздушный мицелий, на нём образуются органы размножения. Псевдомицелий- если тело гриба представлено одиночными почкующимися клетками и они не расходятся. У зигомикот мицелий представлен неклеточным строением, т.е. лишён перегородок и представляет собой одну большую гигантскую клетку- ценоцитный. У большинства грибов мицелий разделён поперечными перегородками (септами) на отдельные клетки, содержащие одно или несколько ядер, эти клетки образуют поры, у аскомикот они достаточно велики, через них может протекать цитоплазма или ядро в другую клетку. Септированный мицелий характерен для высших грибов, может быть гаплоидым, дикарионическим и диплоидным. Дикарионический мицелий- образован протопластом, который получился в результате слияния двух протопластов гаплоидных клеток (плазмогамия), но ядра противоположного физиологического знака не сливаются, а «сосуществуют» независимо. Мицелий нитчатого строения, обладают быстрым ростом. Почти все клетки мицелия отделены от субстрата на котором растёт гриб клеточной стенкой. Гриб может выделять специальные ферменты, которые воздействуют на субстрат и помогают грибу его переваривать вне грибной клетки. Клеточная стенка хорошо выражена, состоит из кристаллических азотосодержащих микрофибрилл азотосодержащего полисахарида хитина и аморфного матрикса из различных полисахаридов, белков, есть окрашенный пигмент меланин. Вторичная оболочка клеток грибов может откладываться снаружи от первичной. В протопласте присутствуют рибосомы, митохондрии и ядра. Между КС и плазмалеммой располагаются парамуральные тельца (ломосомы)- мембранные структуры, имеющие вид многочисленных пузырьков. Ядер много (от 20-30), но они очень мелкие 1-3 мкм. Хромосомы тоже очень мелкие. В клетках есть также многочисленные включения: гранулы гликогена, капли липидов и т.д. В вакуолях гранулы белков. Запасное вещество гликоген. Митохондрии имеют пластинчатые криоты. |