Вступление в систематику Современные системы растительного мира Характерные

Вступление в систематику. Современные системы растительного мира. Характерные признаки цианобактерий, водорослей, грибов и лишайников.

Систематика - наука, которая изучает разнообразие определенных организмов, определяет, описывает, классифицирует их, дает названия, устанавливает пути их эволюции и типы взаимосвязей. Основное задание ботанической систематики заключается в создании единой системы растительных организмов, распределении их на субподрядную систему категорий строения, происхождения и морфологических особенностей. Конкретные группы организмов образуют таксоны, каждый из которых имеет унифицированное название. Весь таксон, кроме вида, называют одним словом, а вид – двумя (бинарная номенклатура). Систематика является основным фундаментом разных направлений биологической науки и, в частности, ботаники. Только при условии определения места исследуемого объекта в естественной системе живых организмов полученные научные результаты могут отвечать уровню общебиологических знаний и могут быть внедрены в сферу практической деятельности человека. Таким образом, изучение ботаники должно строиться на осознании важности построения единой системы объектов ее изучения с точки зрения таксономии, номенклатуры и филогенетики.

Систематика растений – изучает разнообразие растительного мира, описывает, устанавливает пути эволюции и родственные взаимосвязи. Таксономия (классификация) – распределяет растения на соподчиненную систему категорий с учетом их строения, происхождения, биологических и морфологических особенностей. Основные таксономические категории: вид (species), род (genus), семейство (femilia), порядок (ordo), класс (classis), отдел (devisio), царство(regnum). Промежуточные таксономические категории: подвид, подсемейство, подклас, подцарство. Конкретные таксономические категории (таксоны) – конкретные группы организмов. Например: семейство Solanaceаe. Каждый таксон определенного уровня имеет в своем названии унифицированное окончание (отдел - -phyta, класс - -psida, семейство - -aceae, род - -a или –um). Бинарная номенклатура –родовое название обозначают существительным (пишется с большой буквы), а видовое – прилагательным (пишется с маленькой буквы). После видового названия сокращенно указывается фамилия автора, описавшего данное растение впервые (например Equisetum arvense L. - хвощ полевой, Линней). Филогенетика – устанавливает эволюционное родство видов, определяет историческое развитие растительных организмов, систематических групп и всего растительного мира. Хемосистематика – научное направление, основанное на сравнительном анализе химического состава растений разных систематических групп.

Царство Дробянки – Mychota. Подцарство оксифотобактерии. Отдел Цианобактерии (сине-зеленые водоросли) – древние прокариотические организмы, возникшие около 3 млрд. лет тому назад. Клетки цианобактерий округлые, цилиндрические, эллиптические, или другой формы; могут быть одиночными, объединяться в колонии или многоклеточные нити. Они выделяют слизь в виде толстого слоя. Нитчатые формы способны образовывать большие клетки с толстыми стенками – гетероцисты. Жгутиков не имеют, размножаются делением пополам. Полового процесса нет. Стойкие к неблагоприятным условиям среды клетки называют акинетами. Клеточная стенка содержит целлюлозу, пектины и муреин. В цитоплазме есть «газовая вакуоль» , наполненная азотом (приспособление для «парения» в толще воды). Цианобактерии содержат хлорофилл а, каротины и ксантофилы, фикобилины. Окраска – от сине-зеленого до фиолетового, красного или черного. Цианобактерии способны к фотосинтезу, продукты которого накапливаются в небольших количествах (чаще всего, это – гликопротеид, похожий на гликоген). По способу питания цианобактерии являются автотрофами и, частично, миксотрофами.

Спирулина плоская - Spirulina platensis

Спирулина содержит до 70% полноценного белка, что в 1, 5 раза больше, чем в соевых бобах. Культивируется в ряде стран и используется в качестве кормовой и пищевой добавки. Продается в виде таблеток. Спирулина является одним из основных элементов естественного фитопланктона. Ее форма напоминает свернутую спираль. Спирулина очень быстро растет в морских и пресных водоемах со щелочной средой. Оптимальными условиями для роста и деления спирулины является: освещенность 4 -6 клк на м 2 и температура воды 26 -28 ° С. Спирулина содержит физиологически сбалансированный состав белков, углеводов, витаминов, аминокислот, микроэлементов и каротиноидов. Химический состав спирулины (по Hendrickson, 1989) Белок 60 -70% Углеводы 10 -20% Жиры 5% Зола 7% Клейковина 2%

Вітамінний склад спіруліни (на 10 г біомаси) (за Hendrickson, 1989) Вітамін А (ретинол) 23000 МЕ Вітамін В 1 (тіамін) 31 мг Вітамін В 2 (рибофлавін) 35 мг Вітамін В 3 (ніацин) 1, 46 мг Вітамін В 6 (піридоксин) 80 мкг Вітамін В 12 (ціанокобаламін) 32 мкг Вітамін Е (альфа-токоферол) 1 МЕ Фолієва кислота 1 мкг Пантотенова кислота 10 мкг Біотин 5 мкг Інозитол 6, 4 мкг Мінеральний склад спіруліни (за Hendrickson, 1989) Мінерали на 10 грам біомаси Кальцій (Са) 100 мг Залізо (Fe) 15 мг Цинк (Zn) 300 мг Фосфор (Ph) 90 мг Магній (Mg) 40 мг Натрій (Na) 60 мг Калій (К) 160 мг Марганець (Мn) 500 мкг Хром (Сr) 28 мкг Селен (Se) 2 мкг

Показания к применению: - Людям с ослабленным иммунитетом, склонным к острым респираторным заболеваниям - Для предупреждения разных видов малокровия - Для предупреждения заболеваний сосудов и сердца, нормализации обменных процессов и предупреждения онкологических заболеваний органов пищеварительного тракта - Для облегчения состояния у больных, которые страдают сахарным диабетом - Для нормализации зрения у людей, которые страдают куриной слепотой - Для лечения кожных заболеваний, воспалительных процессов слизистой оболочки глаз.

Царство Растения – Plantae. Водоросли (Algae) – еколого-биологическая группа фототрофных организмов, жизнедеятельность которых связана, в основном, с водной средой. Тело водорослей – таллом (слань), чаще без истинных тканей и органов. Водоросли разделяют на одноклеточные, многоклеточные и колониальные. Выделяют три экологические группы водорослей: 1. Водоросли, которые живут в воде (криофитон, перифитон, фитонейстон) 2. Надземные водоросли (аэрофитон), грунтовые (фитоэдафон) 3. Водоросли-симбионты К еукариотическим водорослям принадлежат Багрянки и Истинные водоросли. Жизненные формы и структура разнообразны: амебоидная, коккоидная, нитчатая, пластинчатая, и т. д. Окраска водорослей предопределена каротиноидами, хлорофиллами а и в и специфическими пигментами – фикоцианом, алофикоцианом, фикоэритрином, фукоксантином. Включениями клеток водорослей являются продукты метаболизма – полифенолы, полифосфат, белково-глюцидные тела, терпеноиды, алкалоиды, токсичные производные ацетилена, индола и т. д. Размножение водорослей происходит вегетативным, бесполым и половым путем. Вегетативное: деление пополам, почкование, образование клубеньков, спор. Бесполое: при участии зооспор, апланоспор, автоспор, акинет, цист. Половое: заключается в копуляции гамет (изогамия, гетерогамия, оогамия, автогамия, конъюгация).

Подцарство Красные водоросли – Rhodobionta. Отдел Красные водоросли Объединяют водных и наземных представителей с псевдопаренхимным талломом. В жизненном цикле доминирует диплоидное поколение. Окраска красная, черная, стальная, желтая. Клеточные оболочки содержат агар, карагинаны. Размножаются путем оогамии, реже – вегетативно (с образованием спор). Около 30 видов красных водорослей родов гелидиум, анфельция и др. используют для получения агара; представитель рода хондрус – для получения карагинана. Культивируются некоторые виды родимении и порфиры, которые используют в пищу. Хондрус курчавый Chondrus crispus

Анфельция складчатая - Ahnfeltia plicata Гелидиум – Gelidium

Отдел Зеленые водоросли Представители - хламидомонада, хлорелла, спирогира, улотрикс, ульва. В их жизненном цикле доминирует гаплоидное поколение. Таллом имеет зеленую окраску. Пигменты – хлорофиллы а, в; ксантофил, β-каротин. Продукты запаса – крахмал, инулин, глицерин. Размножение происходит половым (изо-, анизо-, оогамия) и бесполым (фрагментация) способами. Зеленые водоросли используют для биологического анализа воды, являются объектами физиологичных и общебиологических исследований. Хлорелла Chlorella Хламидомонада Chlamydomonas

Ульва латук Ulva lactuca Улотрикс - Ulothrix Спирогира – Spirogyra

Подцарство Истинные водоросли – Phycobionta. Отдел Бурые водоросли. Представители этого вида распространены в холодных морях и на каменистых прибрежных субстратах. Их таллом достигает десятков метров. В жизненном цикле доминирует диплоидное поколение. Окраска темно-желтая, зеленая, бурая, голубая. Пигменты – хлорофиллы а, с; ксантофил, β-каротин, фукоксантин. Продукты запаса – альгин, ламинарин, альгинаты, альгиновая кислота, инулин, маннит (локализуются в цитоплазме). Размножаются половым (изо-, анизо-, оогамия), бесполым (зооспорами), вегетативным способами. Промышленным и лекарственным растительным сырьем являются некоторые виды семейства Ламинариевые.

Ламинария японская ( «морская капуста» ) – имеет слань 7 -12 м, по краю волнистая, мягкая, слизистая, кожистая, с белым налетом солей. В нижней части слань сужается в стволик диаметром 1 см, длиной около 1 м, которым крепится к каменистой почве. Зооспоры развиваются в заростки гаметофитов, после оплодотворения из зиготы вырастают новые спорофиты. Слань ламинарии японской содержит белки, полисахарид ламинарин, альгиновую кислоту, фукоксантин, жирные масла, органические соединения йода, бромиды, витамины, микроэлементы. Ламинария (в свежем виде или в составе препаратов) проявляет тиреозное, метаболическое, антисклеротическое, антикоагулянтное действие. Ламинария японская Laminaria japonica

Царство Грибы (Fungi, Mycota) – гетеротрофные, безхлорофильные организмы, которые совмещают признаки как растений, так и животных. Общие черты грибов и растений: • развитая клеточная оболочка; • всасывание питательных веществ; • неподвижность; • неограниченный рост; • размножение спорами. Общие черты грибов и животных: • гетеротрофное питание; • образование мочевины (как продукта белкового обмена); • образование гликогена; • наличие хитина.

Вегетативное тело грибов – мицелий (грибница); может быть одно- и многоклеточным, хорошо развитым или не выраженным. Состоит из нитей – гифов, которые образуют ненастоящую ткань, – плектенхиму, которая формирует органы полового спороношения – плодовые тела. Размножение грибов: • вегетативное (частями мицелия, почкованием, специальными образованиями – оидиями, хламидоспорами, склероциями); • бесполое (зооспорами, спорангиоспорами, конидиоспорами); • половое (зигогамия, изогамия, оогамия, гетерогамия, соматогамия, гаметангиогамия) Экологические группы грибов: (в зависимости от химического состава, температуры, р. Н, влажности субстрата): • грунтовые сапрофиты; • гидрофиты; • ксилофилы (питаются древесиной); • симбионты (входят в состав лишайников); • паразиты. Грибы Низшие: • хитридиомицеты • зигомицеты • оомицеты Высшие: • аскомицеты • базидиомицеты • дейтеромицеты

Класс Зигомицеты Объединяет, преимущественно, наземные организмы, ведущие сапрофитный или паразитический образ жизни. Мицелий у них нечленистый, многоядерный. Основной составляющей клеточных оболочек является хитин. Размножаются вегетативным, бесполым (спорами или зооспорами) и половым способами. Половой процесс идет по типу зигогамии, в результате чего образуется зигоспорангий. Представителем этого класса является Мucor, который развивается на органических остатках, продуктах, образовывая белый или серый налет, который впоследствии становится черным. Гриб состоит из нечленистого мицелия, от которого поднимаются спорангиеносцы, заканчивающиеся спорангиями. В спорангиях созревают споры, которые прорастают, попадая в субстрат. При неблагоприятных условиях в результате полового процесса формируются зигоспорангии, покрытые толстой оболочкой. При благоприятных условиях зигоспорангий проростает, образовывая несколько спорангиев со спорами. Споры, проростая, образуют мицелий. Мукоровые грибы являются сырьем для получения органических кислот. Некоторые виды грибов из класса Зигомицеты вызывают микозы легких, головного мозга и других органов человека и животных.

Мукор головчатый – Mucor mucedo

Класс Аскомицеты Имеют, преимущественно, многоклеточное тело с погруженным в субстрат членистым мицелием. Клетки мицелия многоядерные, межклеточные перегородки неполные. В цикле развития доминирует мицелий, который состоит из гаплоидных гифов. На нем развиваются плодовые тела, в которых проходит половой процесс. Плодовые тела разделяются на: • клейстотеции – замкнутые, округлые; • перитеции – колбовидные, полуоткрытые; • апотеции – чашеобразные, открытые. После слияния протопластов половых органов (архикарпа и антеридия) образуется двухъядерный (дикарионный) аскогенный гиф, на концах которого формируются органы полового спорообразования, – аски с гаплоидными аскоспорами. Бесполое размножение проходит при участии конидий, которые образуются, преимущественно, экзогенно на конидиеносцах. Вегетативное размножение осуществляется путем почкования, частями мицелия или склероциями.

Аскомицеты широко используются в промышленности, медицине. Представители рода дрожжи – Saccharomyces – дрожжи пивные, винные – в производстве хлеба, спирта; в медицине – при нарушениях обмена веществ, недостатке витаминов P, D, группы В и т. д. «Чайный гриб» ( «Японский гриб» ) – Medusomyces gisevii – в виде настоя и препаратов на его основе – при воспалениях желудочно-кишечного тракта, дыхательных путей, полиартрите, атеросклерозе. Трюфель летний (Tuber aestivum) – используют в пищу. Дрожжи пекарские Saccharomyces cerevisiae

Среди Аскомицетов существуют паразитические виды. Один из них – рожки пурпурные (спорынья) – Claviceps purpureae.

Паразитирует, преимущественно, на завязи злаковых растений. Осенью на соцветии формируется склероции, попав в почву, они прорастают (весной). Формируются плодовые тела, где в результате полового процесса образуются аски (сумки), содержащие аскоспоры. Если аскоспоры попадают на рыльца пестиков цветков злаковых, они прорастают в грибницу с конидиеносцами, на верхушках которых образуются конидиоспоры. Распостранение конидий означает распространение заражения злаков данным грибом-паразитом. В медицине используют склероции, которые содержат алкалоиды, нейромедиатор ацетилхолин, гистамин и т. д. На основе склероций получены лекарственные средства «Эрготал» , «Эрготамина гидротартрат» , «Ергометрина малеат» , которые применяют для лечения мигрени, маточных кровотечений, глаукомы.

Класс Базидиомицеты Это – многоклеточные организмы, размножение которых происходит частями мицелия, конидиоспорами или базидиоспорами, формирующихся в специальных наружных структурах – базидиях. На поверхности плодовых тел этих грибов расположен слой спорогенных клеток – гименофор (шиповатый, трубчатый, пластинчатый). Плодовые тела могут быть разными по форме, структуре и окраске. Шапочные грибы. Имеют членистый мицелий двух типов: первичный (гаплоидный, редуцированный), который развивается из базидиоспор и вторичный (дикарионный, доминирующий), который образуется в результате соматогамии. Вследствие дифференциации вторичный мицелий превращается в третичный, из которого формируются плодовые тела (базидиокарпы).

Плодовые тела съедобных грибов богаты белками, углеводами, жирами, витаминами, микроэлементами и потому используются в пищу (белый гриб, подберезовик, шампиньйон и др. ). Трутовик лекарственный – Fomes officinalis, оказывает кровоостанавливающее, успокаивающее действие и потому используется для лечения желудочно-кишечных заболеваний, туберкулеза и др. Японский черный гриб (шиитаке) – Lentinus edodes содержит алкалоиды и используется при вирусных инфекциях, микозах, для усиления иммунитета, лечения онкологических заболеваний. Чага – (березовый гриб) Fungus betulinus – применяется при атонии кишечника, гастрите, язвенной болезни желудка.

Шиитаке Lentinula edodes Белый гриб - Boletus edulis Березовый гриб (чага) - (Fungus betulinus)

Ядовитые шапочные грибы: Мухомор красный - Amanita muscaria Бледная поганка Amanita phalloides

Класс Дейтеромицети Пеницилл - Penicillium Имеют членистый мицелий, размножаются вегетативным и бесполым (конидиоспорами) способами, полового процесса не обнаружено. В медицине используются представители родов Penicillium и Aspergillus. Эти грибы способны синтезировать антибиотики. Впервые антибиотик пенициллин был открыт в 1928 г. А. Флемингом и только через 10 лет в США его выделили в чистом виде, а впоследствии наладили его производство. Это открытие послужило началом новой эры в медицине. Антибиотики пенициллинового ряда широко применяют для лечения разных инфекционных болезней. Грибы рода Aspergillus также используют для производства антибиотиков аспергиллина, фумагиллина и циклоспорина, который оказывает противоопухолевое действие.

Отдел Лишайники (грибоводоросли) имеют уникальное строение тела, состоящего из фикобионта и микобионта. Взаимодополняющее, взаимополезное действие этих компонентов позволяет рассматривать такой симбиоз как проявление мутуализма. Лишайникам присуща чрезвычайно высокая способность к адаптациям к любым условиям среды. Их стойкость и неприхотливость позволяют поселяться на бесплодных почвах, голых горных породах и предоставлять возможность другим растениям впоследствие возобновить экосистему. В то же время лишайники чувствительны к загрязнению воздуха, а потому служат индикаторами его экологической чистоты. Разделяют лишайники по разным признакам: по экологическому статусу (епифиты, епиксилы, епигеиды, епилиты), по окраске тела (что предопределяется пигментами водорослей, которые входят в состав фикобионта), по признакам внешнего строения (накипные, листоватые, кустистые, слоистые). Лишайники очень медленно растут, но долго существуют, интенсивность фотосинтеза невысокая. Анатомическое строение тела бывает двух типов: гомеомерный тип (у накипных лишайников) и гетеромерный. Запасные вещества – полисахариды лихенин, изолихенин, белки, жирное масло. Из вторичных метаболитов следует отметить лишайниковые кислоты, которые откладываются на поверхности гифов в виде кристаллов, палочек, зерен.

Размножение происходит вегетативным способом. Части таллома, которые образуются внутри (соредии) или на поверхности (изидии) разносятся ветром, животными, человеком, водой. Очень редко (при условии недостатка питательных веществ) происходит половое размножение микобионта. Значение лишайников трудно переоценить. Они принимают участие в создании фитомассы, первыми осваивают бесплодные почвы и голые скалы, создавая условия для поселения других растений, выделяют вещества, которые растворяют известковые и кремнеземные соединения, являются кормом для животных. Современная медицина получает из лишайников лекарственное сырье. Из лишайников родов Hypogymnia и Parmelia получают противотуберкулезный препарат парамицин, рода Usnea – антимикробные препараты ”Бинан”, ”Уснин”, которые применяют для лечения ран, воспалительных процессов, грибковых поражений. Некоторые лишайники – ценное сырье для получения парфюмерных фиксаторов запаха. Таллом евернии сливовой ( «дубовый мох» ) оказывает антимикробное, противовоспалительное, противогрибковое действие, а цертария исландская ( «исландский мох» ) – обволакивающее, отхаркивающее действие.

Накипной лишайник - Сrustose lichen Кустистый лишайник «борода» - Ramalina menziesii Уснея (бородатый лишайник) Usnea

Аспицилия съедобная ( «Манна небесная» ) - Aspicilia esculenta