Тема разнообразие жизни на земле: вирусы, бактерии, грибы, растения и животные (4 часа). Растения грибы вирусы бактерии животные

1. Неклеточные формы жизни и прокариоты.

2. Особенности строения грибов.

3. Царство растений.

4. Царство животных.

В процессе длительного эволюционного развития органического мира на Земле появились разнообразные живые организмы, их видовой и количественный состав непрестанно меняется. В настоящее время на Земле существуют как примитивные, так и высокоорганизованные живые организмы, которые находятся в сложных взаимоотношениях друг с другом и с веществами неживой природы, образуя сложный круговорот.

1. Неклеточные формы жизни

Вирусы устроены очень просто. Они состоят из фрагмента генетического материала, либо ДНК, либо РНК, составляющей сердцевину вируса, которая окружена защитной белковой оболочкой, ее называют капсидом. Полностью сформированная инфекционная частица называется вирионом. У некоторых вирусов (герпес, грипп) есть еще дополнительная липопротеидная оболочка, которая возникает из плазматической мембраны клетки-хозяина. В вирусе всегда только один тип нуклеиновой кислоты (либо ДНК, либо РНК), поэтому вирусы подразделяются на ДНК-содержащие и РНК-содержащие. Вирионы самой разнообразной формы и видимы только в электронный микроскоп.

Все активные процессы вирусов протекают в клетке-хозяине. Попав внутрь клетки-хозяина, они «выключают» инактивируют хозяйскую ДНК и, используя свою собственную ДНК или РНК, дают клетке команду синтезировать новые копии вируса. Вирусы передаются из клетки в клетку в виде инертных частиц. Некоторые вирусы, попав внутри клетки-хозяина, не реплицируются. Вместо этого их нуклеиновая кислота включается в ДНК хозяина и может оставаться в течение длительного времени, реплицируясь вместе с собственной ДНК хозяина. Такой неактивный вирус называется провирусом.

ПРОКАРИОТЫ:

В основе классификации лежит строение их клеточной стенки, которая придает клетке определенную форму и жесткость. Бактерии делятся на грамположительные и грамотрицательные. В клеточной стенке и тех и других есть особая жесткая решетка, состоящая из муреина, который играет роль структурного компонента подобно целлюлозе в клеточных стенках растений, свойствен только прокариотам. Молекула муреина представляет собой правильную сеть из параллельно расположенных полисахаридных цепей, сшитых друг с другом короткими цепями пептидов. Таким образом, каждая клетка окружена сетевидным мешком, составленным всего из одной молекулы.

У грамположительных бактерий в муреиновую сетку встроены другие вещества, главным образом, полисахариды и белки. Так вокруг клетки создается сравнительно толстая и жесткая упаковка. У грамотрицательных бактерий клеточная стенка гораздо тоньше, но устроена она сложнее. Муреиновый слой снаружи покрыт мягким и гладким слоем липидов, что защищает их от лизоцима (антибактериальный агент, фермент, разрушающий клеточные стенки бактерий путём гидролиза).

Бактериальная клетка имеет специфическое строение: снаружи она окружена плотной оболочкой, иногда покрыта слизистой капсулой. В цитоплазме бактерий нет митохондрий, ЭР. Рибосомы расположены в цитоплазме, оформленное ядро отсутствует, ряд бактерий содержит пигмент бактериохлорофилл, близкий по составу к хлорофиллу.

Характерным признаком является образование спор, которые образуются в результате сжатия содержимого клетки и потери воды. Образовавшийся плотный комочек одет плотной оболочкой, которая предохраняет от высыхания.

Живут бактерии либо одиночными клетками, либо колониями, окруженными ослизняющимися оболочками (капсулами). Размножаются делением клетки на две части (при благоприятных условиях через 15-25 минут).

Бактерии – космополиты, широко распространены на всех материках. По физиологическому разнообразию бактерии превосходят все известные биологические формы. Они получают энергию за счет биологического окисления неорганических соединений (хемотрофы). В зависимости от природы окисляемого соединения, используемого в обмене веществ, бактерии делятся на органотрофы (энергетический источник – органическое вещество) и литотрофы (получают энергию за счет окисления неорганического вещества). Бактерии играли важную роль в процессах, происходящих в природе, на протяжении все истории Земли, они сформировали биосферу, от жизнедеятельности бактерий зависит постоянство газового состава атмосферы.

Бактерии активно участвуют в минерализации органических соединений, образуя необходимые для растений питательные вещества; гнилостные бактерии разлагают белок с образованием аммиака, окисляемого нитрифицирующими бактериями до нитритов, а другими формами – до нитратов и свободного азота.

Гниение – это разрушение белковых, азотистых органических веществ, которое осуществляется разными видами бактерий, которые выполняют гигиеническую роль в обезвреживании трупов животных. Брожение – сложный процесс распада углеводистых органических веществ. По характеру продуктов распада углеводистых веществ различают несколько типов брожения: молочно-кислое, масляно-кислое, уксусно-кислое.

Бактерии оказывают большое влияние на почвообразовательные процессы. В результате синтетической деятельности бактерий совместно с другими микроорганизмами в почве создается перегной, повышая плодородие. Бактерии подразделяют на 2 группы: аэробные (развиваются при наличии воздуха) и анаэробные (без доступа воздуха).

В природе и практике с/х огромное значение приобретают азотфиксирующие бактерии (азотобактер), которые, поселяясь в почве, способны усваивать азот из воздуха, переводить его в связные соединения, доступные растениям, и обогащать ими почву. Немаловажная роль в этом отношении и клубеньковых бактерий, которые вступают в симбиоз с корнями бобовых растений. Бактерии также участвуют в круговороте железа, фосфора, кальция и кремния. Многие из них являются возбудителями тяжелых инфекционных заболеваний – дизентерии, брюшного тифа, туберкулеза и т.д. У растений бактерии вызывают заболевания, известные под названием бактериозы.

Бактерии широко используются в народном хозяйстве: для выщелачивания металлов из руд, получения различных органических веществ. Кроме того они способны синтезировать витамины, антибиотики, ферменты, аминокислоты – с этой целью применяются в современной биотехнологии. Молочнокислые бактерии используются для приготовления кисломолочных продуктов. Все более возрастает значение бактерий как источника пищевого и кормового белка, а также энергетических продуктов – водорода и метана.

СИНЕ-ЗЕЛЕНЫЕ ВОДОРОСЛИ – Cyanophyta Algae -распространены повсеместно, растут там, где не могут произрастать никакие другие растения и первыми заселяют вновь образующиеся поверхности Земли. Большинство сине-зеленых водорослей обитает в пресных водоемах. Планктонные виды имеют в клетках газовые вакуоли, благодаря чему всплывают на поверхность воды. Среди сине-зеленых распространен симбиоз.

Размножаются очень быстро, простым делением клеток пополам. Половой процесс - отсутствует. У нитчатых сине-зеленых водорослей размножение происходит участками, на которые распадаются эти водоросли. Такие участки называются гормогониями.

При неблагоприятных условиях водоросли образуют споры из обычных клеток, которые покрываются утолщенной оболочкой (как бактерии), что предохраняет содержимое от неблагоприятных условий, благодаря чему длительное время сохраняется их жизнеспособность. При наступлении благоприятных условий споры прорастают, дают начало новой клетке. По своему упрощенному строению они значительно отличаются от других водорослей и ближе всего стоят к бактериям.

Представители этого отдела:

Хроококк (chroococcus) - одноклеточная водоросль шаровидной формы. Широко распространена на болотах, между кочками и среди тины.

Осциллярия (oscillaria) – нитяатая водоросль, распространена в водоемах со стоячей водой, часто образуя темно-зеленую пленку на поверхности воды.

Носток (nostoc) –нитчатая водоросль, нити или цепочки ее соединены в колонии шаровидной формы размером с плод сливы. Снаружи эти колонии покрыты студенистой массой. Встречается по берегам прудов и озер, на влажной почве.

2. ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ГРИБОВ

Существует около 100 000 видов грибов, разнообразных по внешнему виду и распространению. Все грибы нуждаются во влаге и тепле, оптимальная температура для большинства из них 20 -25 С, свет грибам не нужен. В клеточной оболочке содержится хитин, гликоген – запасное вещество, продукт обмена – мочевина, используют готовые органические вещества, это все объединяет их с животными. Большинство грибов ведет прикрепленный образ жизни, обладает неограниченным ростом, поглощают пищу всей поверхностью тела – это черты растений; поэтому грибы выделяют в самостоятельное царство.

Строение. Гетеротрофность – характерная особенность грибов, которая и определила основные черты их строения. Тело гриба – мицелий, или грибница, имеет вид тонких разветвленных нитей, это гифы гриба. Мицелий развивается на поверхности или внутри субстрата и имеет большую поверхность соприкосновения с ним, что обеспечивает осмотическое поглощение питательных веществ. Примитивно устроенные грибы мицелия не имеют. Это одноклеточные организмы. Некоторые виды грибов имеют мицелий неклеточного строения; он сильно разветвлен, но поперечных перегородок гифы не имеют, и весь мицелий представляет как бы одну клетку. Образование поперечных клеточных перегородок (септ) по длине гифы характерно для высших форм грибов, однако эти перегородки часто не сплошные, а имеют в средней части отверстие. Гифы мицелия могут плотно сплетаться, образуя ложную ткань – плектенхиму (белый гриб, подосиновик и др). Оболочка гиф состоит из углеводов, также из пектина, чаще со значительной примесью хитина (характерного для покровной ткани насекомых), что делает такую оболочку непроницаемой для многих веществ. Оболочка гифы часто пропитывается различными веществами, придающими ей прочность, и пигментами, окрашивающими ее в бурый, черный и другие цвета. Мицелий многих грибов обладает свойством вступать при неблагоприятных условиях (наступление зимы, засуха и т.д.) в стадию покоя. При этом он отдает значительную часть воды из своих клеток и тем самым приостанавливает процессы ферментации.

По способу питания грибы разделяются на: 1) облигатных паразитов и облигатных сапрофитов, т.е. ни в одной из фаз развития паразит не становится сапрофитом, а сапрофит паразитом; 2) факультативных паразитов, обычно паразитирующих, но в одной из стадий онтогенеза способных перейти на сапрофитизм; 3) факультативных сапрофитов, ведущих сапрофитный образ жизни, но способных в одной из стадий прибегать к паразитизму; 4) грибы-симбионты, вступающие в связь с растениями.

Питание грибов совершается всей поверхностью мицелия путем осмоса, а в некоторых случаях также при помощи всасывающих ризоидов. Отложение запасных питательных веществ сосредоточивается в той или иной части мицелия, в спорах, как зачатках будущих организмов. Основные запасные вещества – гликоген, капли липидов и гранулы белков.

Вегетативное размножение у грибов осуществляется различными способами: случайными обрывками мицелия, почкованием, т.е.образованием боковых выростов на мицелии или даже на одной клетке, которые, разрастаясь, превращаются в самостоятельные клетки, отчленяющиеся от мицелия. Бесполое размножение у грибов имеет основное значение и происходит посредством образования многочисленных видов спор, характерных для определенных типов грибов. Споры грибов строго дифференцированы как органы размножения и соответственно этому носят различные названия: зооспоры, спорангиоспоры, конидии, хламидоспоры, головневые споры, уредоспоры, телейтоспоры и т.д. (шампиньон в течение 2 суток образует до 2 млрд. спор, плодовое тело трутовика производит до 10 млрд. базидиоспор ежегодно).

Половой процесс у грибов очень сложен. Существуют 4 типа половой копуляции: слияние двух одноядерных дифференцированных гамет; слияние дифференцированной гаметы с гаметангием; слияние двух гаметангиев; соматическая копуляция – половое слияние недифференцированных вегетативных клеток.

Классификация грибов:

1. Хитридиомицеты Chytridiomycetes
2. Оомицеты Oomycetes
3. Зигомицеты Zygomycetes
4. Аскомицеты Ascomycetes
5. Базидиомицеты Basidiomycetes
6. Несовершенные грибы Fungi imperfecti, Deuteromycetes

Многие виды грибов вызывают болезни культурных растений, другие виды грибов незаменимы в получении ценных для человека продуктов питания (хлеб, пиво, сыр), лекарственных препаратов (антибиотики, витамины группы В), стимуляторов роста (гиббереллин), органических кислот. Многие грибы используются в пищу и, несмотря на то, что усвояемость их невелика, имеют значение как источник ферментов и экстрактивных веществ.

3. ЦАРСТВО РАСТЕНИЯ

ВОДОРОСЛИ Algae - представлены на Земле более 20 000 видами. Обычно водные растения, встречаются также в почве. Это одноклеточные, колонниальные и многоклеточные растения, иногда тканевого строения. Тело водорослей – таллом, слоевище, не имеет настоящих листьев, стеблей и корней, хотя у них есть внешне похожие части. Пластиды у водорослей называются хроматофорами. Представляют собой тело в виде ленты или пластинки различной формы, в хроматофорах находятся тельца, богатые белковыми веществами, называемыми пиреноидами. Кроме хлорофилла, содержат другие пигменты: каротин, ксантофилл, фикоциан, фикоэритрин, фукоксантин. Различная окраска водорослей имеет приспособительное значение. На больших глубинах свет поглощает красный пигмент, поэтому красные и бурые водоросли расположены на больших глубинах. Клетки водорослей отграничены снаружи цитоплазматической мембраной – плазмалеммой. Кнаружи от нее находится клеточная стенка. Нередко в клеточной стенке присутствуют добавочные компоненты: кремний, карбонат кальция, редко хитин, кремнезем. Цитоплазма располагается тонким постенным слоем, в ней хорошо различимы элементы ЭР, рибосомы, митохондрии, аппарат Гольджи, хроматофоры, ядра.

Размножение осуществляется различными способами: вегетативно – разрывом на отдельные участки талломов (фрагментация), либо делением клетки пополам; бесполое – с образованием спор или зооспор. Половой процесс – хологамия (цельный брак) – слияние 2-х одноклеточных особей; изогамия – гаметы одинаковы по величине и строению; гетерогамия, оогамия. Клетки водорослей, в которых вырабатывается гамета, называются гаментангиями. Гаметангии оогамного процесса называются оогониями (вырабатывают яйцеклетки) и антеридиями (вырабатывают сперматозоиды). Есть конъюгация – две вегетативные клетки соединяются направленными друг к другу выростами и протопласты этих клеток сливаются через копуляционный канал.

На водорослях можно легко проследить различные пути эволюции: 1 – от одноклеточных форм через колониальные к многоклеточным; 2 – от пассивно или активно передвигающихся форм до прикрепленных к субстрату; 3 – от бесполого к половому размножению, постепенно усложняющемуся.

Водоросли – древнейшие фотосинтезирующие организмы на Земле, создавшие ее кислородную атмосферу. От них произошли растения, заселившие сушу. Геохимическая роль водорослей связана, прежде всего, с круговоротом в природе кальция и кремния. Крупные водоросли используют в пищу, в медицине, как корм для скота, служат сырьем для получения агара, альгинатов, йода; объект аквакультуры (ламинарии, макроцистис, порфира). Многие водоросли – важное звено в процессе биологической очистки сточных вод, некоторые используются как биоиндикаторы загрязнения водоемов.

ВЫСШИЕ СПОРОВЫЕ РАСТЕНИЯ заселили сушу в середине-конце силурийского периода, около 415-430 млн. лет назад. Как и сейчас, много лет назад наземные условия существования резко отличались от условий жизни в воде. Поэтому переход предков растений в совершенно новые для них условия обитания (воздушной и почвенной) мог произойти лишь при условии появления у них приспособлений для водоснабжения и транспорта питательных веществ, для защиты от высыхания.

Сложные дифференцированные многоклеточные организмы, приспособленные к жизни в наземной среде. Тело растения расчленено на стебли, листья и корни, имеются эпидермис и устьица, комплекс проводящих тканей, многоклеточный зародыш. Эволюция высших растений шла по пути возрастающего приспособления к наземному образу жизни. Выжили те, кто приспособился к новым условиям обитания, благодаря развитию специализированных органов: листьев, при помощи которых осуществляется процесс фотосинтеза; стеблей, на которых формируются листья и благодаря которым осуществляется связь между листьями и корнями в передвижении питательных веществ; корней, расположенных в почве, в которой они закрепляются и из которой поглощают минеральные вещества и воду. Половой процесс усложнился, появились многоклеточные половые органы – архегонии – в них развивается яйцеклетка и антеридии – в которых формируются многочисленные сперматозоиды.

Архегоний имеет колбообразную форму. Нижняя расширенная часть – брюшко, в нем развивается яйцеклетка, верхняя узкая часть – шейка. Яйцеклетка защищена архегонием, что предохраняет ее от высыхания. После оплодотворения образуется зигота. Антеридий – орган овальной формы с отверстием для выхода зрелых сперматозоидов.

У высших растений хорошо выражена ритмическая смена поколений: полового (гаметофита) и бесполого (спорофита). У большинства высших растений доминирует спорофит (исключение – мхи). На гаметофите образуются половые органы, в них развиваются половые клетки, после слияния гамет из диплоидной зиготы развивается бесполое поколение – спорофит. На нем в спорангиях образуются гаплоидные споры. Из споры формируется опять гаметофит. Таким образом, спорофит диплоиден, гаметофит – гаплоиден. Споры у высших растений образуются в специальных образованиях – многоклеточных спорангиях, возникающих на диплоидном спорофите. Споры лишены жгутиков, неподвижны, в разной степени кутинизированы и приспособлены к пассивному распространению (преимущественно ветром).

Мхи, плауны, хвощи и папоротники размножаются главным образом спорами, их объединяют в группу высших споровых растений. Высшие растения, имеющие архегоний, называются архегониальными.

ГОЛОСЕМЕННЫЕ Gymnospermatophyta, Pinophyta – древняя группа, берущая свое начало с верхнего девона, но их бурное развитие происходит в пермском и мезозойском периоде, когда споровые растения начинают угасать. Их возникновение связано с местными внутриматериковыми оледенениями, виды оказались способными осваивать обширные пространства в умеренных областях Северного полушария, где они и поныне занимают господствующее положение в сложении растительного мира. В конце мезозоя, в меловом периоде, начинают исчезать и некоторые голосеменные (бенеттитовые, семенные папоротники), однако многие хвойные в настоящее время широко представлены на Земле, играют немаловажную роль в жизни природы.

Широкое распространение объясняется тем, что размножение у них осуществляется не спорами, а семенами. Новый способ размножения оказался наиболее соответствующим наземному образу жизни растений, и только с приобретением его, высшие растения порвали древнюю связь с водной средой, необходимой в момент оплодотворения, и стали вполне сухопутными. Таким образом, молодые растения вступают в самостоятельную жизнь более жизнеспособными, чем споровые растения.

Все голосеменные – разноспоровые растения; имеются микро- и мегастробилы (мужские и женские шишки) различной формы. В микроспорангиях формируются микроспоры. Микроспоры заключены в оболочку и называются пылинками, а их совокупность – пыльцой. Пыльца разносится ветром и попадает непосредственно на семязачаток (женскую шишку). Происходит оплодотворение, из семязачатка формируется семя. Из оплодотворенной яйцеклетки формируется зародыш, состоящий из корешка, стебелька и почечки.

Современные голосеменные в подавляющем большинстве растения крупные, древесные, реже кустарниковые. Листья современных голосеменных весьма различны, в виде хвои или чешуевидные, как правило, вечнозеленые (исключение лиственница).

ПОКРЫТОСЕМЕННЫЕ, ИЛИ ЦВЕТКОВЫЕ РАСТЕНИЯ (Angiospermae, Anthophyta, Magnoliophyta) - наиболее крупный отдел растительного царства, насчитывающий более 350 семейств, 13 тысяч родов и до 240 тысяч видов. В настоящее время покрытосеменные распространены по всему земному шару.

В наземных условиях цветковые обычно доминируют в растительном покрове, составляют «каркас» большинства экосистем. Они формируют среду обитания животного населения, которые связаны с ними самыми разнообразными трофическими и иными связями.

Покрытосеменные растения отличаются необычайным полиморфизмом, удивительной эволюционной пластичностью и могут существовать в самых разнообразных условиях обитания, вплоть до безводных пустынь, скал, солончаков и т.д. Это единственная группа среди высших растений, представители которой сумели вторично освоить морскую среду: в соленых водах морских мелководий вместе с водорослями растут десятки видов покрытосеменных.

Разнообразие размеров и жизненных форм растений поражает воображение. Самый крохотный представитель – ряска вольфия достигает 1-1,5 мм в диаметре, гигантские эвкалипты вырастают до 100 м. Деревья, кустарники, кустарнички, полукустарники и травы, плотоядные растения – это общеизвестные примеры. Все это дает цветковым растениям возможность в полной мере реализовать свой эволюционно-адаптационный потенциал.

Признаки покрытосеменных - по давней традиции характерным признаком считают цветок, существенные его части – андроцей и гинецей. Важнейшая часть пестика – завязь, в которой, как в замкнутой полости, развиваются семязачатки. Одна из наиболее характерных особенностей покрытосеменных – двойное оплодотворение, одно из следствий которого – формирование питательной ткани (эндосперма).

Происхождение покрытосеменных остается тайной до сих пор. В основе родословия современных растений лежала некая вымершая к настоящему времени группа – общий предок, имеющий общий комплекс признаков по отношению ко всем ныне живущим покрытосеменным. Эти древние покрытосеменные в свою очередь, берут начало от неизвестного нам предкового таксона, скорее всего от каких-то мало специализированных голосеменных. Возникновение первичных цветковых было результатом мощного арогенеза (быстрый и важный эволюционный скачок), он создал возможности для интенсивной адаптивной эволюции и дифференциации. Необычный полиморфизм цветковых сформировался в основном уже в процессе быстрой эволюции древних покрытосеменных. В итоге эволюционной дифференциации возникло большинство порядков современных цветковых растений. Они представляют собой лучи одного веера, выходящие из одной точки, и практически одновозрастны в эволюционном отношении. Отдел покрытосеменные делится на классы: двудольные Dicotyledoneae и однодольные Monocotyledoneae. Они сформировались и обособились друг от друга на заре эволюции покрытосеменных, образуя как бы две большие семьи.

4. ЦАРСТВО ЖИВОТНЫХ

Все животные (за исключением простейших) являются многоклеточными гетеротрофными организмами, способными к движению. Для них (кроме губок) характерна координация частей тела с помощью нервной системы.

Поделитесь с Вашими друзьями: