Развитие и характеристики низших и высших растений.

Царство растений включает более 500 тысяч видов. Характерными признаками растений являются автотрофный способ питания, преобладание процессов синтеза над процессами распада, сильное расчленение тела, прикрепленный способ жизни и открытый рост. В клетках растений есть пластиды, вакуоли и целлюлозные клеточные оболочки. Их запасным веществом является крахмал.

В зависимости от наличия тканей и органов растения делят на низшие и высшие.

Низшие растения- не имеют разделения на органы и ткани. Обитают чаще всего в воде, в почве, на коре деревьев. Размножаются неподвижными спорами или подвижными зооспорами.

К низшим растениям относятся:
- Все виды водорослей

- Лишайники

Водоросли— группа организмов различного происхождения, объединённых следующими признаками: наличие хлорофилла и фотоавтотрофного питания.У многоклеточных — отсутствие чёткой дифференцировки тела (называемого слоевищем, или талломом) на органы; отсутствие ярко выраженной проводящей системы; обитание в водной среде или во влажных условиях (в почве, сырых местах и т. п.).
Зелёные водоросли:
-одноклеточные-содержат белки,жирные масла и витамины(хламидомонада) Снаружи она имеет прозрачную оболочку, под которой находится протоплазма с заключенным в нем ядром. Хламидомонада имеет форму чаши и окрашена в зеленый цвет, так как в ней находится зеленое тело – хроматофора. В связи с наличием хлорофилла хламидомонада питается и образует органические вещества, как и все зеленые растения. Эта водоросль всей поверхностью оболочки поглощает растворы минеральных солей и углекислый газ из атмосферного воздуха. При реакциях преобразования углекислого газа и воды на свету в хроматофоре хламидомонады образуется крахмал и другие органические вещества. Дыхание водоросли, так же, как и других живых организмов, осуществляется при поглощении кислорода, растворенного в воде.
-многоклеточные.Строение спирогиры(многоклеточная зелёная водросль,тина) можно рассмотреть под микроскопом. Клетки спирогиры крупные. Цитоплазма в них расположена вдоль оболочки. Середина каждой клетки занята вакуолей с клеточным соком. В цитоплазме находится хроматофор в виде зеленой спиральной ленты. В центре клетки — округлое ядро, словно подвешенное на нитях, отходящих от цитоплазмы. Поэтому кажется, что ядро имеет звездчатую форму.Питается спирогира так же, как хламидомонада. В хроматофорах спирогиры из углекислого газа и воды образуется органическое вещество — крахмал.Так же существует уолтрикс (слизистые нити водорослей, обволакивающие под водой камни итп.)
-колониальные

Размножение.
Очень многие зеленые водоросли размножаются бесполым путем, посредством зооспор - мелких грушевидных или шаровидных клеток, обычно не одетых оболочкой, снабженных у большинства на переднем конце двумя (реже четырьмя или многими) жгутиками, при помощи которых они движутся. Образуются зооспоры по нескольку в обычных или несколько видоизмененных клетках - зооспорангиях путем деления их протопласта на несколько частей, превращающихся в зооспоры^.
При половом размножении у многих водорослей в клетках образуются гаметы, похожие на зооспоры, но меньшие по размерам. Выйдя из материнской клетки, они сливаются попарно. У многих водорослей сливающиеся гаметы одинаковы по внешности и отличаются лишь физиологически, так как соединяются не в любой комбинации. Такая форма полового процесса, где еще не выработалась морфологическая дифференцировка полов, называется изогамией.
У большинства зеленых водорослей нет правильного чередования бесполого и полового размножения и, следовательно, регулярной смены ядерных фаз. Обычно бывает целый ряд гаплоидных поколений, размножающихся бесполым путем, и время полового размножения зависит в очень большой степени от различных внешних условий.

Высшие растения— тип зелёных растений, которым свойственна дифференциация тканей, в отличие от низших растений — водорослей. К высшим растениям относятся мхи и сосудистые растения(папоротникообразные, хвощевидные, плауновидные, голосеменные и покрытосеменные). Особенностью высших растений является их расчленение на органы и ткани.
Развитие специализированных тканей было важным условием для выхода растений на сушу. Для комфортного существования в воздушной среде растениям было необходимо развить как минимум эпидермис с устьицами для защиты от высыхания и теплообмена и проводящие ткани для обмена минеральных и органических веществ. Результатом выхода растений на сушу также стало разделение организма растения на корень, стебель и лист. В наземной среде у растений развилась сложная система покровных тканей, защищающих их от чрезмерной потери воды, от пониженных температур и т. д. (эпидермис, перидерма, корка), а также развился сложный устьичный аппарат, обеспечивающий газообмен и регулирующий испарение воды при транспирации. Затем получили мощное развитие механические ткани, надобность в которых отсутствовала, при жизни растений в водной среде, более плотной, чем воздух. Все эти органы и ткани появились и развились, конечно, не сразу.

вегетативные органы выполняют функции обмена веществ и питания;
у голосеменных и покрытосеменных особый орган полового размножения – семя.
Размножение.
В жизненном цикле высших растений наблюдается закономерное чередование полового и бесполого поколений. Это значит, что в ходе жизненного цикла (т. е. цикла от зиготы одного поколения до зигот следующего поколения) один тип организмов сменяется другим.

Гаплоидное поколение называется гаметофитом, оно способно к половому размножению и образует гаметы. Гаметы формируются в многоклеточных органах полового размножения — антеридиях и архегониях.

Антеридии — небольшие овальные тельца, внешняя стенка которых образована одним, реже — несколькими слоями стерильных клеток. В антеридиях формируются подвижные мужские гаметы — сперматозоиды, которые выходят из созревшего антеридия наружу и активно передвигаются только в воде.

Архегонии — небольшие колбообразные тельца, состоящие из нижней расширенной части, называемой брюшком, и верхней удлиненной — шейки. Снаружи архегоний окружают бесплодные клетки, защищающие их от высыхания. В брюшке находится неподвижная женская гамета — яйцеклетка. Над яйцеклеткой располагается брюшная канальцевая клетка, а внутри шейки — ряд шейковых канальцевых клеток.
Одно из этих двух поколений всегда преобладает над другим, и на его долю приходится большая часть жизненного цикла.

Риниофиты -первые наземные растения. Примитивные сосудистые растения без корней и листьев, со стеблем и спорангиями на концах побегов, реже – вдоль побегов. Росли по берегам водоёмов, располагаясь частично в воде или на насыщенных водой участках суши. Происхождение не ясно. Считаются предками других высших растений. Выход риниофитов на сушу – одно из важнейших событий в эволюции биосферы.

Мохообразные — совокупность высших растений, включающая как собственно мхи, так и другие сходные с ними организмы. Одно из главных отличий мохообразных от других высших растений — преобладание в цикле воспроизведения гаплоидного гаметофита над диплоидным спорофитом.Мохообразные обычно используют как термин для обозначения совокупности трёх отделов высших растений, — Моховидных, или собственно мхов , Печёночных мхов и Антоцеротовых мхов.

Мохообразные ни по числу видов, ни по участию в сложении растительного покрова никогда не занимали на Земле господствующего положения. Это объясняется, прежде всего, тем, что гаметофит мохообразных составляет основное тело растения. Для осуществления полового процесса, который происходит у них с помощью сперматозоидов, необходима влажная среда. Следовательно, мохообразные вынуждены находиться в приземных, наиболее влажных слоях атмосферы, что и обусловливает их малые размеры. Кроме того, поскольку гаплоидный гаметофит обладает меньшим генетическим потенциалом по сравнению с диплоидным спорофитом , ему присущ менее активный процесс обмена веществ. К числу примитивных признаков мохообразных относится способность при неблагоприятных условиях переходить в состояние анабиоза, что отражает общую низкую активность обмена веществ. В состоянии анабиоза, при котором практически прекращаются все обменные процессы, растения могут длительное время (иногда десятилетиями) переносить экстремальные условия - дефицит влаги, высокие (до 70-120 градусов по С) или отрицательные температуры. Мхи защищают почву от высыхания и эрозии, учавствуют в образовании торфа, широко используются в химической промышленности.

Папоротникообразные — отдел сосудистых растений, в который входят как современные папоротники, так и одни из древнейших высших растений, появившихся около 400 млн. Все имеют корни,листья и стебли.Так же обладают основными видами тканей.

Отделы папоротникообразных: 

· Папоротники

·  Хвощи

· Плауны

В лесах умеренной зоны обычно папоротники имеют короткий стебель, представляющий собой корневище, находящееся в почве. В стебле хорошо развита проводящая ткань, между пучками которой располагаются клетки основной — паренхимной ткани.

Вайи - листья папоротника, развёртываются над поверхностью почвы, вырастая из почек корневища. Эти листоподобные органы обладают верхушечным ростом и могут достигать больших размеров, обычно они служат для выполнения двух функций —фотосинтеза и спорообразования. Спорангии размещаются на нижней поверхности листа, в них развиваются гаплоидные споры.В жизненном цикле папоротника чередуется бесполое и половое поколение —спорофит и гаметофит. Используется как лекарственное растение.

Плауновидные — отдел высших споровых растений. Многолетние травянистые растения. Образуют вертикальные побеги,с зелёными чешуйчатыми листиками,заканчивающиеся спороносными колосками.

Оплодотворение происходит в воде.Плауны могут размножаться вегетативно.
В некоторых плаунах содержится яд,схожий по действиюс ядом оказывающим паралитическое воздействие.

Хвощи— своеобразные растения. Многие вегетативные признаки сближают их со злаками.

Побеги хвоща расчленены на узлы и междоузлия. В узлах расположены мутовки побегов и крошечные чешуевидные листочки. Стебель имеет многочисленные полости с водой или воздухом. На верхушках побегов образуются споры. Споры снабжены специальными расталкивающими отростками, способствующими разрыхлению споровой массы, и, следовательно, переносу спор ветром.

Хвощи несъедобны. Применяются для чистки посуды, шлифовки поверхностей, мочегонные и кровоостанавливающие средства.

Билет 4.

Голосеменные и покрытосеменные растения.
Покрытосеменные (цветковые растения) — отдел высших растений, отличительной особенностью которых является наличие цветка в качестве органа полового размножения и замкнутого вместилища у семяпочки. Ещё одна существенная особенность цветковых растений — двойное оплодотворение, а так же наличие специализированного генеративного органа — цветка, берущего на себя функции полового размножения и привлечения агентов опыления. Цветковые растения заключают свои семязачатки в полость завязи, которая образована срастанием когда-то открытогоплодолистика. Стенки завязи после оплодотворения разрастаются и видоизменяются, давая образование под названием плод. Произрастают во всех климатических зонах.

Доминирующая роль цветковых связана с рядом прогрессивных изменений:

1. Прогрессивные изменения структуры тканей,вегетативных и генеративных органов,обеспечили возникновение различных жизненных форм,образующих многоярусные биоценозы

2. Появление цветка-орган размножения

3. Наличие в составе цветка завязи, заключающей в себе семязачатки и предохраняющей их от неблагоприятных воздействий среды.

4. Двойное оплодотворение в результате которого в семени образуется диплоидный зародыш и триплоидный эндосперм.

Возникновение семян
Первоначальными голосемянными растениями были семенные папоротники, впоследствии полностью вымершие. Семена у них образовывались на листьях и лежали открыто. Условия для жизни со временем изменялись, климат становился суше и холоднее. Это привело к возникновению семени – более крупного, чем спора, зачатка, снабженного питательной тканью для развивающегося зародыша. Первыми семенными растениями оказались голосемянные, более приспособленные к суровому климату. Процесс размножения у них перестал зависеть от наличия воды во внешней среде. Преимущества размножения растений семенами – уменьшение зависимости процесса размножения от окружающих условий и повышение выживаемости.

Однодольные растения —класс покрытосеменныхрастений,зародыши которых имеют только одну семядолю. Примеры: злаки, лилии, пальмы, орхидеи.
Их отличительные признаки:

· мочковатая корневая система, зародышевый корешок обыкновенно скоро перестаёт расти и заменяется придаточными корнями,

· стебли редко ветвятся, стеблевые сосудистые пучки замкнутые, проводящие пучки на поперечном срезе стебля расположены беспорядочно,

· листья большей частью стеблеобъемлющие, всегда без прилистников, обыкновенно узкие с параллельным или дуговидным жилкованием,

· цветки обыкновенно построены по тройному типу: околоцветник из двух трёхчленных кругов, тычинок также два раза по три, плодолистиков три, реже вместо числа 3 в цветке наблюдаются числа 2 или 4,

· односемядольный зародыш.

Двудольные — класс покрытосеменных растений, у которых зародыш семени имеет две боковые супротивные семядоли.

Строение семени двудольных:
a — оболочка, b — эндосперм, c —семядоли (часть зародыша), d —зародыш . Двудольные характеризуются наличием у зародыша двух боковых супротивных семядолей. У двудольных, в отличие от однодольных, проводящие пучки на поперечном срезе стебля располагаются кольцеобразно, а между древесиной и лубом находится особая образовательная ткань —камбий, обеспечивающая вторичное утолщение; листья, как правило, с сетчатым жилкованием: число частей цветкаобычно кратно 4 или 5. То есть, цветок 4- или 5-членный. Корешок зародыша чаще всего превращается в главный корень, способный к долголетнему существованию; листовая пластинка часто расчленена, края её выемчатые или зубчатые. Представителями двудольных являются: дубы, клены, бобовые, капусты, розы.

Голосеменные растения — наиболее древняя и до сих пор процветающая группа семянных растений, занимающая промежуточное положение между папоротниками и цветковыми растениями.

Выражение «голосеменные», впервые использованное русским ботаником А. Н. Бекетовым. Оно указывает на главную отличительную черту этих растений, a именно на то, что семяпочки, а затем и происшедшие из них семена не имеют замкнутого вместилища, как это замечается у всех покрытосеменных. Завязь здесь имеет вид простой чешуи, на которой сидит одна или несколько семяпочек.

Виды голосеменных растений разделены на отделы:

· Отдел Гинкговые(Гинкго двулопастный— дерево высотой до 40 метров и диаметром ствола до 4,5 м.)

· Отдел Гнетовые

· Отдел Саговниковые

· Отдел Хвойные

Хвойные– отдел царства растений к которому относятся сосудистые растения, семена которых развиваются в шишках. Все современные виды — древесные растения, преобладающее большинство — деревья, хотя есть и кустарники. Типичные представители -кедр, кипарис, пихта, можжевельник,лиственница, ель, сосна, секвойя. Хвойные растения произрастают в диком виде почти во всех частях света. Отдел хвойных растений состоит всего из одного класса — Pinopsida, который включает как все вымершие, так и все существующие таксоны.
Все современные хвойные — древесные растения, большинство — деревья, в основном с одним прямым стволом с боковыми ветвями и выделенным доминированием верхушки. Размеры взрослого дерева меняются от меньше чем метр до более 100 метров в высоту. Самое высокое дерево — Секвойя вечнозелёная с высотой 115,2 метра. Самое большое — Секвойядендрон гигантский - объём — 1486,9 м³. Самое толстое, имеющее наибольший диаметр ствола дерево —Таксодиум мексиканский - 11,42 метра в диаметре. Самое старое дерево — Сосна долговечная- 4700 лет.
Листья многих хвойных растений — длинные тонкие иголки; другие же, включая кипарисовые, имеют плоские, чешуйкообразные листья. Некоторые, особенноАгатис, имеют широкие плоские листья в виде полосок. В преобладающем большинстве родов растения являются вечнозелёными.
Органы размножения хвойных растений — стробилы. Это видоизменённые укороченные побеги, на которых находятся специализированные листья — спорофиллы, формирующие спорангии — спорообразующиеорганы. У хвойных растений стробилы однополые, то есть содержат либо мужские, либо женские генеративные органы. Большинство хвойных — однодомные, то есть на одном растении находятся как мужские, так и женские шишки. Двудомные хвойные встречаются реже. В конце весны — начале лета микроспорангии начинают производить микроспоры, которые ветер подхватывает и переносит на женские шишки. Оплодотворение происходит через некоторое время после опыления. У некоторых сосен это время достигает от 12 до 24 месяцев. После оплодотворения из зиготы за счёт использования питательных веществ эндосперма формируется зародыш. До созревания семян проходит от 4-х месяцев до 3-х лет.
Перед тем, как упасть на землю зрелые шишки могут некоторое время оставаться на растении; некоторые огнестойкие сосны могут хранить семена в закрытых шишках 60-80 лет. В случае, если огонь уничтожит родительское дерево, шишки раскрываются.

Билет 5

Грибы — царство живой природы, объединяющее эукариотические организмы, сочетающие в себе некоторые признаки как растений, так и животных. Грибы изучает наука микология, которая считается разделом ботаники, поскольку ранее грибы относили к царству растений.
Особенности:

· Лишены хлоропластов

· Тип питания-гетеротрофы

· Гликоген-запасательное вещество в клетках

· Клеточная стенка состоит из хитина и полисахаридов

· Неподвижность

· Неограниченный рост (растут всю жизнь)

· Размножение с помощью спор

· Всасывание-способ поглощения веществ из внешней среды.

Тело грибов состоит из мицелия(грибница), разветвлённую на тончайшие нити.
У низших грибов-гиф-1 многоядерная разветвленная клетка. У высших грибов гифы разделены на отдельные клетки.

Размножение:

v Вегетативное(частями мицелия)

v Бесполое(образование спор)

v Половое(формирование мужских и женских гамет и их слияния)

Низшиегрибы бывают двух видов:паразиты и сапрофиты(плесень)
Высшиегрибы имеют только хорошо развитые мицелии(исключение-дрожжи,состоящие из отдельных клеток и делятся почкованием).Это шляпочные грибы,трутовики, головнёвые. Грибы состоят из плодового тела, образованного из плотно прилегающих нитей(гиф) и разветвлённого мицелия.
Грибы являются редуцентами в профилактических целях, обеспечивая минерализацию,
вступают в симбиотическую связь с высшими растениями,образуют микоризу.

Миксомицеты — тип слизевиков, состоят не из гифов, а из цитоплазмы с многочисленными ядрами. Насчитывает около 1000 видов. Их размер несколько мм,в основном обитают на луковицах или же на поверхности дерева, способны двигаться.Питаются бактериями.
Хитридиомицеты — отдел царства грибов. Хитридиомицеты тесно связаны с водной средой, где паразитируют на водорослях ибеспозвоночных. Могут вызывать массовую гибель водных организмов вплоть до амфибий. Могут развиваться во влажных почвах и вызывать болезни высших растений: чёрную ножку капусты, рак картофеля и др.Гаплоидные зооспоры хитридиомицетов снабжены одним жгутиком, при движении всегда направленным назад и могут как непосредственно давать начало новому гаплоидному организму, так и сливаться друг с другом и уже тогда создавать диплоидный организм, формирующий новые гаплоидные зооспоры. У ряда видов имеет место половой процесс по типу хологамии (слияние целых организмов) или формируются гаметы.

Оомицеты — группа мицелиальных организмов. Обитают преимущественно в водной среде, где вызывают раневые инфекциирыб или являются сапрофитами.
Мицелий многоядерный, не имеющий перегородок, кроме как отделяющих репродуктивные органы. Он обычно ветвится слабо, у некоторых примитивных видов формирует плазмодий. Клеточная стенка состоит из целлюлозы (а не хитина как у настоящих грибов) и глюкана.

Зигомицеты — низшие грибы. Грибы образовывающие серые или черные плесени на хлебе и других углеводных продуктах. Размножаются половым, собственно бесполым и вегетативным путём.

Эндомицеты - это одноклеточные или многоклеточные микроскопические грибы, которые размножаются вегетативным способом. Они живут или как сапротрофы в почве, на остатках растений, в органах пищеварения и в помете животных или паразитируют на высших растениях.

Аскомицеты — высшие, сумчатые грибы. Имеютспецифические органы полового спороношения — сумки (аски), содержащими чаще всего по 8 аскоспор. Имеют и бесполое спороношение, причём во многих случаях половой процесс утрачивается, и такие виды грибов относят кнесовершенным грибам. Многие асковые широко используются в хозяйственной деятельности человека, например, трюфели и сморчки употребляются в пищу. Дрожжи незаменимы в хлебопечении и на бродильных производствах, другие виды широко используются для получения биологически активных веществ.

Базидиомицеты — высшие грибы, включающие виды, производящие споры в булавовидных структурах, именуемых базидии. Белый гриб, мухомор, бледная поганка.

Лишайники — симбиотические ассоциации грибов и микроскопических зелёныхводорослей и цианобактерий.Лишайники окрашены в широком диапазоне цветов от белого до ярко-жёлтого, коричневого, сиреневого,

оранжевого, розового, зелёного, синего, серого, чёрного.

 Строение гетеромерного лишайника на примере Sticta fuliginosa: a — корковый слой, b — гонидиальный слой, c — сердцевина, d — нижняя кора, e — ризины.

Тело лишайника не расчленено на ткани и органы, поэтому его называют слоевищем или талломом. Внутри слоевища лишайника грибы могут проникать в клетки водоросли при помощи гиф. В большинстве же случаев между клетками лишайника находится толстая прослойка межклеточного вещества, через которое и происходит обмен веществ. Лишайники размножаются вегетативным, бесполым и половым путём.

По внешнему виду различают лишайники:

• Накипные, или корковые. Таллом таких лишайников представляет собой корочку («накипь»), его нижняя поверхность плотно срастается с субстратом и не отделяется без значительных повреждений.

• Листоватые. Листоватые лишайники имеют вид пластин разной формы и размера, они более или менее плотно прикрепляются к субстрату при помощи выростов нижнего коркового слоя.

Кустистые. У наиболее сложных с точки зрения морфологии кустистых лишайников таллом образует множество округлых или плоских веточек.

Билет 6.

Анатомия растений — раздел ботаники, изучающий строение растений на уровне тканей и клеток, закономерности развития и размещения тканей в отдельных органах.
Гистология растений — раздел ботаники, изучающий строение, развитие и функции растительных тканей.
Морфология растений— раздел ботаники, наука о закономерностях строения и процессах формообразования растений. Растительные организмы при этом рассматриваются как в своём индивидуальном развитии (онтогенезе), так и в эволюционно-историческом развитии (филогенезе).

Ткани –группы клеток и межклеточного вещества ,сходные по строению,происхождению и выполняемым функциям.

Корень- осевой, обычно подземный вегетативный орган, обладающий неограниченным ростом в длину.

Основные функции корня

· Закрепление растения в субстрате.

· Всасывание, проведение воды и минеральных веществ.

· Запас питательных веществ в главном корне.

· Взаимодействие с корнями других растений (симбиоз), грибами, микроорганизмами, обитающими в почве (микориза, клубеньки представителей семейства Бобовые).

В состав корневых систем входят корни различной природы.

Различают:

· главный корень,

· боковые корни,

· придаточные корни.

Части корня

· Чехлик- живой наперсток из клеток, живущих 4-9 дней. Защищает клетки зоны роста от повреждений и облегчает движение.

· Зона деления. Около 1 мм, прикрыта снаружи чехликом. В зону деления входит апекс корня с его инициалами и их производными.

· Зона роста, или зона растяжения. Составляет несколько миллиметров, это растяжение толкает кончик корня дальше в почву.

· Зона всасывания - до нескольких сантиметров. Хорошо выделяется благодаря развитию ризодермы, поверхностной ткани, часть клеток которой дает длинные тонкие выросты — корневые волоски. Они поглощают почвенные растворы, воду и минеральные вещества.

· Зона проведения – транспорт веществ из корня в побег.

Типы корневых систем

· В стержневой корневой системе главный корень сильно развит и хорошо заметен среди других корней (характерно для двудольных). Разновидность стержневой корневой системы — ветвистая корневая система: состоит из нескольких боковых корней, среди которых не различают главный корень; характерна для деревьев.

· В мочковатой корневой системе на ранних этапах развития главный корень, образованный зародышевым корешком, отмирает, а корневая система составляется придаточными корнями (характерна для однодольных). Стержневая корневая система проникает в почву обычно глубже, чем мочковатая, однако мочковатая корневая система лучше оплетает прилегающие частицы грунта.

· Придаточные корни растут непосредственно из стебля. Они отрастают от луковицы (представляющей собой особый стебель) или от садовых черенков.

· Воздушные корни. Корни, которые растут от стебля, но не проникают в землю. Они используются лазящими растениями для закрепления, как, например, уплюща.

· Опорные (ходульные) корни. Особый тип воздушных корней. Они отрастают от стебля и затем проникают в землю, которая может быть покрыта водой. Они поддерживают тяжёлые растения, например, мангры.

Стебель — удлинённый побег высших растений, служащий механической осью, также выполняет функцию проводящей и опорной базы для листьев, почек, цветков.
По расположению

· надземные

· подземные

По степени одревеснения

· травянистые

· деревянистые (например, ствол — главный многолетний стебель дерева; стебли кустарников называют стволиками)