Ботаника 1. Разнообразие растений
• Растения – автотрофные фотосинтезирующие (фотоавтотрофы) аэробные эукариоты, т. е. они, используя энергию солнца, создают органические соединения из неорганических (СО 2, Н 2 О) и обитают в среде, где присутствует кислород. • В экосистемах растения являются продуцентами – создают органическое вещество; выделяют кислород, участвуют в круговороте углерода.
Фотосинтез • • • Основной пигмент фотосинтеза – хлорофилл. Поглощает световые волны в синем и красном спектре. Световая фаза: происходит фотолиз воды и транспорт электрона по электронтранспортной цепи на мембранах тилакоидов в хлоропластах. Образуются О 2, АТФ и НАДФН – световая энергия переводится в энергию химических связей органических соединений. Темновая фаза – за счет энергии АТФ и НАДФН из СО 2 в цикле Кальвина происходит образование глюкозы (органических соединений)
Систематика • Изучает биологическое разнообразие организмов. Цель – классификация существующего многообразия видов. Систематика основывается на морфологических, экологических и генетических различиях между видами. • Выделяют таксоны – группы организмов (вид, род, семейство…)
Систематика растений • Царство – Растения • Отдел – Водоросли, Мхи, Плауны, Хвощи, Папоротники, Голосеменные, Покрытосеменные • Класс – Однодольные, Двудольные… • Порядок • Семейство – Пасленовые, Розоцветные… • Род – Береза, Фиалка… • Вид – Береза пушистая
• • Отдел Водоросли Неоднородная группа Фотосинтезирующие организмы, обитающие преимущественно в водоемах, хотя встречаются и на почве, камнях, стволах деревьев тело не дифференцировано на ткани и органы, а представлено талломом (слоевищем) 35 -40 тыс. видов. Среди водорослей есть одноклеточные, колониальные и многоклеточные представители.
Строение клетки Хлоропласты водорослей называются ХРОМАТОФОРЫ. Пигменты: хлорофилл (зеленый), каротиноиды (красные, оранжевые), фикобилины (синие, красные). От соотношения этих пигментов зависит цвет водоросли.
Способы размножения водорослей • Вегетативное: деление клетки, участками колоний и нитей • Бесполое: зооспорами , апланоспорами • Половое: Изогамия – одинаковые подвижные гаметы Гетерогамия – одинаковая форма, разные размеры гамет Оогамия – большая неподвижная яйцеклетка и мелкий подвижный сперматозоид Конъюгация – слияние протопластов 2 -х гаплоидных вегетативных клеток с образованием диплоидной зиготы.
Зеленые водоросли Хламидомонада Обитает в лужах и других пресных водоемах. Цитоплазма содержит ядро и сократительные вакуоли. Вакуоль с клеточным соком отсутствует. Может переходить на питание органическими веществами (используют в очистных сооружениях). Размножается половым и бесполым путем. Мейоз!!!
Хлорелла Обитает в пресных и соленых водах, а также в почве. Размножается только бесполым путем. У нее очень высокая скорость размножения и эффективный фотосинтез, поэтому ее культивируют и проводят эксперименты. Также используется для очистки сточных вод, т. к. активно поглощает органические вещества.
Зеленые водоросли Нитчатые водоросли. Обитает в морских и пресных Улотрикс. водах.
Зеленые водоросли Спирогира Распространена в пресных водах. Размножение вегетативное и половое. Половой процесс – конъюгация. Ядро зиготы делится мейозом, но 3 из 4 ядер отмирают.
Морские водоросли • Бурые водоросли – многоклеточные, имеют желто-бурую окраску. Встречаются до глубины 40 -100(200)м. • Представитель – ламинария. Она прикрепляется к камням ризоидами.
Красные водоросли (багрянки) • В большинстве своем обитают в морях. Это самые глубоководные водоросли благодаря наличию у них пигмента фикоэритрина (поглощает зеленые лучи, которые способны пройти сквозь толщу воды). Кроме целлюлозы в клеточную стенку входит агар и каррагинан.
Зеленые макроскопические водоросли • Ульва
Сине-зеленые водоросли • • Цианобакте рии (лат. Cyanobacteria, синезелёные во доросли, цианопрокариоты или цианеи, от греч. κυανός — сине-зелёный) — значительная группа крупных грамотрицательных бактерий, способных к фотосинтезу, сопровождающемуся выделением кислорода. Морские и пресноводные, почвенные виды, участники симбиозов (например, в лишайнике). Составляют значительную долю океанического фитопланктона. Способны к формированию толстых бактериальных матов. Некоторые виды токсичны (наиболее изучен токсин микроцистин, продуцируемый Microcystis) и условно-патогенны (например, Anabaena). Главные участники цветения воды, которое вызывает массовые заморы рыбы и отравления животных и людей (красные приливы). Уникальное экологическое положение обусловлено наличием двух трудносочетаемых способностей: к фотосинтетической продукции кислорода и фиксации атмосферного азота.
Значение водорослей • • • Продуценты – производят органику Место жительства для многих организмов Цветение воды Пионеры растительности, участвуют в формировании почв, осадочных пород Симбионты животных, грибов (лишайники) Пища для людей (ламинария, порфира) и животных. Содержат желирующие агенты Паразиты Народная медицина (содержат йод) Индикаторные организмы для определения состояния водоемов, применяются для очистки сточных вод Модельные объекты для исследований Химическая промышленность. Из них получают йод, калийные соли, целлюлозу, спирт, уксусную кислоту.
Отдел Мхи • Вечнозеленые, автотрофные в основном многоклеточные растения. Отдел включает ок. 25000 видов. Известен с карбона. • Тело представлено либо слоевищем либо стебельком с листьями; корней нет, могут быть только ризоиды. • В теле развита ассимиляционная ткань (фотосинтезирующая), но слабо развиты проводящие, механические, запасающие и покровные ткани.
Смена поколений у мхов • Гаметофит (половое поколение) – то, что зеленое – доминирует в жизненном цикле • Спорофит (бесполое поколение) – занимает подчиненное положение и развивается на гаметофите. • *Доминирующее поколение – на его долю приходится большая часть цикла и оно преобладает над другим поколением. У мхов доминирующее поколение – гаметофит, у всех остальных высших растений – спорофит. Гаметы у всех растений получаются в результате митоза, а споры – мейоза. • •
Как меняются поколения у всех высших растений • Гаметофит гаметы зигота • • споры спорофит
Жизненный цикл мхов • На гаметофите развиваются многоклеточные половые органы – женские (архегонии) и мужские (антеридии). Для оплодотворения необходима вода! Из зиготы вырастает спорофит – коробочка на ножке, в которой в результате МЕЙОЗА образуются СПОРЫ. При прорастании споры образуется протонема, из которой в дальнейшем вырастут новые гаметофиты. Гаметофиты способны и к вегетативному размножению.
Сфагнум Распространены в умеренных и холодных областях северного полушария, где они образуют сплошной покров на болотах и в лесах (тоже заболоченных). Листья однослойные, имеют 2 типа клеток: хлорофиллоносные и воздухоносные (гиалиновые) с порами, куда поглощается вода. В зеленых клетках идет фотосинтез, по ним передвигаются органические вещества по растению. Однодомные (антеридии, архегонии на 1 растении), реже двудомные. Ризоидов нет. Вызывает заболачивание. Сфагнум – основа торфа. Торф – органическое топливо, полученное в результате неполного распада болотной растительности вследствие недостатка кислорода и избыточного увлажнения.
Зеленые мхи. Кукушкин лен. Двудомный мох – женские половые органы (архегонии) образуются на одном растении, а мужские (антеридии) на другом. Есть ризоиды. Растет в лесах и на окраинах болот. Коробочка со спорами образуется на женском растении.
Значение мхов. • Образование торфа. Низинный торф используют как удобрения, верховой – как топливо. • Образуют напочвенный покров в лесах, в тундре, высокогорьях • Народная медицина
Отдел Папоротники • 12 тыс. видов • Травянистые многолетники, деревья • «Листья» – вайи совмещают функцию фотосинтеза и спороношения • Большинство лесных папоротников средней полосы имеют корневище • Спорангии собраны в группы – сорусы
Жизненный цикл папоротника • Взрослое растение – спорофит. На нижней поверхности вай образуются споры (мейоз). Споры дают начало свободноживущим заросткам (гаметофитам), несущим антеридии и архегонии, где образуются половые клетки. Оплодотворение возможно только при наличии воды. Из зиготы вырастает новый спорофит.
Современные представители • Щитовник мужской Страусник • Сальвиния плавающая
Современные представители Кочедыжник женский Голокучник Линнея Орляк обыкновенный Значение папоротников: молодые побеги употребляют в пищу, некоторые виды являются лекарственными
Древовидные папоротники Произрастают в тропических областях Азии, Австралии, Центральной и Южной Америки. Ископаемые формы образовали залежи каменного угля.
Отдел плауны Плаун булавовидный Многолетние, травянистые вечнозеленые растения. Характерно дихотомическое (вильчатое) ветвление. На верхушке образуются колоски (стробилы) со спорами. Из спор вырастают гаметофиты (заростки) с антеридиями и архегониями. Заростки лишены хлорофилла и живут в симбиозе с грибами. Оплодотворение происходит только при наличии воды! Из зиготы вырастает новый спорофит. В цикле преобладает спорофит!! Значение плаунов: листья используют в медицине, споры как присыпку и для обсыпки пилюль.
Отдел Хвощи Характерно расчленение тела на узлы и междоузлия. Расцвет – каменно-угольный период. Многолетние корневищные травы. Хвощ полевой: есть весенние побеги, на которых образуются спороносные колоски. В спорангиях образуются споры, из одниз вырастают женские заростки, из других – мужские. Оплодотворение при наличии воды. Из зиготы развивается новый спорофит. Летом на корневище развивается фотосинтезирующий побег. У других хвощей развивается только один побег.
• Итак, у представителей хвощей, плаунов и папоротников в жизненном цикле доминирует спорофит, а для оплодотворения необходима вода (кстати как и для мхов). Дальнейшая эволюция высших растений пошла по пути обеспечения независимости полового размножения от воды. У семенных растений продолжится прогрессивное развитие спорофита и дальнейшая редукция гаметофита.
