Царство Растения. Строение низших растений

Отдел

Представители

Особенности строения

Особенности жизненного

цикла

Значение в природе и в жизни человека

ЗЕЛЕНЫЕ ВОДОРОСЛИ

Хламидомонада

Хроматофор содержит хлорофиллы а, b, с. Передвигается с помощью 2 жгутиков. Имеет светочувствительный глазок – «стигму»; 2 пульсирующие вакуоли.

Характерно чередование полового и бесполого поколения.

Вызывает «цветение» воды; используется в биологической очистке вод.

Хлорелла

Неподвижна, передвигается с помощью токов воды.

При размножении образует автоспоры. Половой процесс не обнаружен.

Симбионт лишайников; регенерирует воздух в космических кораблях, на подводных лодках.

Спирогира

В спиралевидном хроматофоре содержатся пигменты, зерна крахмала,  пиреноид.

Половой способ размножения – конъюгация.

Образует тину в водоемах; входит в цепи питания.

КРАСНЫЕ ВОДОРОСЛИ

(БАГРЯНКИ)

Порфира

Хлоропласты содержат хлорофилл а и b, каротиноиды: фикоэритрины и фикоцианины.

Жгутиковые стадии отсутствуют.

Получают агар-агар, используемый в микробиологии и пищевой промышленности.

Филлофора

В хроматофоре – запасное вещество – багрянковый крахмал.

Размножение вегетативное, половое и бесполое.

Некоторые виды используются в пищу человеком; во время отлива литораль используют как пастбище для овец.

БУРЫЕ ВОДОРОСЛИ

Фукус

Многоклеточные. Слоевище разделено на ризоиды, ствол и листовые пластинки с воздушными пузырями.

Вегетативное размножение с помощью частей таллома.

Образует фитобентос в морях и океанах; участвует в образовании прибрежного ила.

Ламинария японская (морская капуста)

Слоевище содержит пигменты: хлорофилл а и с, каротиноиды и фукоксантин. Запасные вещества: ламинарин и маннитол. Есть ризоиды.

Имеется бесполое и половое размножение. Зигота не имеет периода покоя и сразу прорастает.

Служит убежищем и местом прикрепления для мелких животных; используется в пищу и на корм скоту; содержит йод.

Общая характеристика низших растений. К низшим растениям относятся наиболее просто устроенные представители растительного мира. Вегетативное тело низших растений не имеет расчленения на органы (стебель, лист) и представлено талломом – называют талломными Для низших растений характерно отсутствие сложной внутренней дифференцировки, у них нет анатомо-физиологической системы тканей, как у высших растений, органы полового размножения низших, одноклеточные (за исключением харовых и некоторых бурых водорослей К низшим растениям относятся Бактерии, водоросли, слизевики (миксомицеты), Грибы, лишайники. Водоросли относятся к группе автотрофных организмов. Бактерии (за редким исключением), миксомицеты и грибы представляют собой гетеротрофные организмы, нуждающиеся в готовом органическом веществе. Те и другие как бы дополняют друг друга. Водоросли служат основными образователями органического вещества в водоемах. Разложение органических веществ и их минерализация осуществляются в результате деятельности гетеротрофных организмов: бактерий и грибов. Благодаря процессам разложения органических веществ атмосфера пополняется углекислым газом. Некоторые почвенные бактерии и сине-зеленые водоросли способны связывать свободный азот атмосферы. Таким образом, биологический круговорот веществ, совершаемый автотрофными и гетеротрофными организмами, немыслим без деятельности низших растений. По широкому распространению в природе и по численности низшие растения превосходят высшие.

Общая характеристика высших растений. К высшим относятся все наземные листостебельные растения, размножающиеся спорами или семенами. Современный растительный покров Земли состоит из высших растений, общая биологическая черта которых — автотрофное питание. В процессе длительной приспособительной эволюции автотрофных растений в воздушноназемной среде обитания выработалась общая структура высших растений, выражающаяся в их морфологической расчлененности на листостебельный побег и корневую систему и в сложном анатомическом строении их органов. У высших растений, приспособившиеся к жизни на суше, возникают специальные органы поглощения минеральных растворов из субстрата —ризоиды (у гаметофита) или корневые волоски (у спорофита). Ассимиляция углекислого газа из воздуха осуществляется листьями, состоящими главным образом из хлорофиллоносных клеток. Из проводящей ткани, связывающей два важнейших концевых аппарата — корневой волосок и зеленую клетку листа,—и из опорной ткани, обеспечивающей устойчивое положение растения в почве и в воздухе, сформировалась протостела первичного стебля и корня. Стебель своим ветвлением и листорасположением обеспечивает наилучшее размещение листьев в пространстве, чем достигается наиболее полное использование световой энергии, а ветвлением корня — эффект размещения огромной всасывающей поверхности корневых волосков в сравнительно малом объеме почвы. Первичные высшие растения унаследовали от своих предков-водорослей высшую форму полового процесса — оогамию и двухфазный цикл развития, характеризующийся чередованием двух взаимозависимых поколений: гаметофита, несущего половые органы с гаметами, и спорофита, несущего спорангии со спорами. Из зиготы развивается только спорофит, а из споры гаметофит. На ранних этапах появились два направления эволюции высших растений: 1) гаметофиту принадлежит преобладающая роль в жизни организма, 2) преобладающим «взрослым» растением является спорофит. Современные высшие растения делят на следующие типы: 1)Мохообразные, 2) Папоротникообразные, 3) Голосеменные, 4)Покрытосеменные, или Цветковые.

12. Зеленые водоросли: строение клетки, морфологическое разнообразие типов таллома.

Зелёные во́доросли (лат. Chlorophyta) — группа низших растений. В современной систематике эта группа имеет ранг отдела, включающего одноклеточные и колониальные планктонные водоросли, в том числе ценобиальные, одноклеточные и многоклеточные формы бентосных водорослей. Здесь встречаются все морфологические типы слоевища, кроме ризоподиальных одноклеточных и крупных многоклеточных форм со сложным строением. Клетка водорослей имеет плотную целлюлозную оболочку, имеется хроматофор, у многих видов чашевидной формы.

13. зеленые водоросли: особенности размножения, экология, географическое распространение.

Размножение зелёных водорослей бывает вегетативным, бесполым и половым. Вегетативное размножение у одноклеточных, лишённых оболочки, происходит делением клетки пополам (например, Dunaliella), у колониальных и многоклеточных - фрагментами таллома, у харовых - специальными ризоидальными и стеблевыми клубеньками. Бесполое размножение у зелёных водорослей представлено широко. При бесполом рамножении формирующиеся зооспоры могут быть голыми или покрытыми жёсткой клеточной стенкой. Покрытие из чешуек такое, как у многих празинофициевых подвижных репродуктивных клеток, многих ульвофициевых и харофитовых, - редко встречается у репродуктивных клеток хлорофициевых. Зооспоры после периода движения останавливаются, теряют свои жгутики, округляются (в случае голых зооспор) и развиваются в вегетативные особи. Апланоспоры (неподвижные споры) - споры бесполого размножения, у которых отстуствуют жгутики, но имеются сократительные вакуоли. Апланоспоры рассматривают как клетки, у которых приостановлено дальнейшее развитие в зооспоры. У автоспор, которые представляют собой уменьшенные копии неподвижных вегетативных клеток, отсутствуют сократительные вакуоли. Образование автоспор коррелирует с завоеванием наземных условий, в которых вода не может всегда присутствовать в достаточном количестве. Половой процесс представлен различными формами: хологамия, конъюгация, изогамия, гетерогамия, оогамия. Распространены преимущественно в пресных водоемах, некоторые в морской воде и очень немногие приспособились к жизни в условиях периодического увлажнения: на почве, корке деревьев, заборах, цветочных горшках.

Зелёные водоросли широко распространены по всему миру. Большинство из них можно встретить в пресных водоёмах (представители харофитов и хлорофициевых), но немало солоноватоводных и морских форм (большинство представителей класса ульвофициевых). Они встречаются в водоёмах различной трофности (от дистрофных до эвтрофных) и с различным содержанием органических веществ (от ксено- до полисапробных), водородных ионов (от щелочных до кислых), при различных температурах (термо-, мезо- и криофильные виды). Среди них есть планктонные, перифитонные и бентосные формы. Зелёные водоросли (класс требуксиофициевые), вступая в симбиотические отношения с грибами, входят в состав лишайников. Существуют паразитические представители зелёных волорослей, большинство из которых в качестве хозяина имеют высшие растения.

14. Охритовые водоросли: строение клетки, морфологическое разнообразие типов таллома.

Отдел включает организмы с разнообразными типами таллома, за исключением сифонокладального. Хлоропласты покрыты четырьмя мембранами: две собственно мембраны хлоропластов и две - хлоропластной эндоплазматической цепи. Тилакоиды собраны в стопки по три. Имеется опоясывающая ламелла. Пигменты представлены хлорофиллами а и с, каротиноидами: фукоксантином (у большинства представителей) или вошериаксантином (у желтозеленых). Пиреноиды могут присутствовать или отсутствовать. Митохондрии с трубчатыми кристами. Основной запасной продукт - хризоламинарин, откладывающийся вне хлоропласта. У монадных представителей и жгутиковых стадий два гетероморфных и гетероконтных жгутика: один - длинный, перистый; второй - короткий, гладкий. Жизненные циклы: без полового размножения; гаплобионтный с зиготической редукцией; диплобионтный с гаметической редукцией; гаплодиплоидный со спорической редукцией с изо- или гетероморфной сменой форм развития. Встречаются в разнообразных.

15. Диатомовые водоросли: строение клетки, морфологическое разнообразие типов таллома.

Диатомовые водоросли, или диатомеи (лат. Bacillariophyta) — группа хромистов, традиционно рассматриваемая в составе водорослей, отличающаяся наличием у клеток своеобразного «панциря», состоящего из кремнезёма. Всегда одноклеточны, но встречаются колониальные формы. Обычно планктонные или перифитонные организмы, морские и пресноводные. Для диатомовых характерно наличие особого состоящего из кремнезёма покрова — «панциря». Кроме кремнезёма, в состав панциря входит небольшое количество железа, алюминия, магния и органических веществ; у морских планктонных диатомей вещество панциря содержит 95,6 % SiO2 и 1,5 % Al2O3 или Fe2O3[3]. В редких случаях кремнезём отсутствует. Поверхность панциря покрыта тонким пектиновым слоем. Панцирь состоит из двух половинок, большей и меньшей, входящих друг в друга как части чашки Петри. При делении половинки панциря расходятся, и новые половинки формируются в борозде деления. У обеих дочерних клеток старая половинка панциря становится большей (эпитекой), а меньшая достраивается заново. При этом размеры клеток в ряду делений постепенно уменьшаются. Восстановление размера происходит при половом размножении или через стадию образования спор. У диатомовых хлоропласты разнообразной формы, обычно пристенные. У центрических диатомей они обычно многочисленные, мелкие, у пеннатных крупные, часто лопастные. Хлоропласты имеют типичное для охрофитов строение. Пиреноидов может быть несколько, они выступают за пределы хлоропласта и иногда пронизаны тилакоидами. Окраска хлоропластов бурая, желтоватая или золотистая. Большая часть клетки диатомей приходится на вакуоль с клеточным соком, цитоплазма занимает постеночное положение. Кроме того, цитоплазма скапливается в центре клетки в виде цитоплазматического мостика, соединённого с периферическим слоем цитоплазмы. В мостике расположено ядро. В цитоплазме множество капель масла. В виде крупных капель с характерным голубым блеском в ней встречается волютин. Присутствует хризоламинарин. Митохондрии у диатомей разнообразной формы (шаровидные, овальные, палочковидные, нитчатые). Аппарат Гольджи расположен рядом с ядром, он состоит из нескольких диктиосом (до 20), которые содержат от 4 до 12 цистерн.Ядро крупное, содержит 1-8 ядрышек, которые исчезают во время митоза. Центриоли отсутствуют. Центром организации микротрубочек являются пластинки, расположенные на полюсах веретена. Микротрубочки веретена формируются вне ядра, затем проходят в ядро через разрушенные участки его оболочки; ядерная оболочка постепенно исчезает. Таким образом, у диатомей митоз открытый. На ранних этапах микротрубочки идут от полюса к полюсу. Кинетохоры хромосом, по-видимому, прикрепляются к полюсным микротрубочкам. В анафазе хромосомы двигаются к полюсам, в поздней анафазе веретено удлиняется. Вегетативное размножение диатомей происходит путем простого митотического деления. Цитокинез имеет ряд особенностей, связанных с наличием панциря (см. формирование панциря). Поскольку получаемая от родительской клетки половинка панциря у дочерней становится эпитекой, а гипотека достраивается заново, размеры одной из клеток остаются равными родительской, а второй - становятся меньше. В ряде последовательных делений размеры клеток в популяции уменьшаются, а исходные максимальные размеры восстанавливаются либо за счет полового размножения, либо через формирование ауксоспор. Ауксоспоры могут возникать автогамно за счёт слияния двух гаплоидных ядер одной клетки или апогамно (из вегетативных клеток). В редких случаях для этого возможен выход цитоплазмы из панциря и формирование его заново. Половой процесс на редкость своеобразен: две измельченные пиннулярии приближаются одна к другой, сбрасывают створки и обволакиваются слизью. Происходит редукционное деление ядер и деление протопласта, в результате чего образуется по 4 гаплоидные клетки – тетрады. Две клетки, принадлежащие двум различным тетрадам, сливаются, а остальные отмирают. В результате возникает зигота, способная к росту,-ауксоспора. Из нее вырастает новая двустворчатая особь нормальных размеров. Диатомеи широко распространены во всевозможных биотопах. Они живут в океанах, морях, солоноватых и различных пресных водоёмах: стоячих (озёрах, прудах, болотах и т.д.) и текучих (реках, ручьях, оросительных каналах и др.). Они распространены в почве, их выделяют из образцов воздуха, они образуют богатые сообщества во льдах Арктики и Антарктики. Такое широкое распространение диатомовых обусловлено их пластичностью по отношению к различным экологическим факторам и в то же время существованием видов, узко приспособленных к экстремальным значениям этих факторов.

16. Бурые водоросли: строение клетки, таллома, размножение, экология, географическое распространение.

У низкоорганизованных нитчатых бурых водорослей талллом состоит из одного ряда клеток. У высокоорганизованных представителей клетки не только делятся в разных плоскостях, но отчасти дифференцируются, в результате чего формируются морфологически обособленные комплексы клеток, напоминающие ассимиляционные, запасающие механические и проводящие ткани. В клетках бурых водорослей встречается от одной до многих пластид. Чаще хлоропласты мелкие, дисковидные, париетальные. Их форма может быть звёздчатой, лентовидной или пластинчатой; форма хлоропластов может меняться с возрастом клетки. Оболочка хлоропласта состоит из четырёх мембран; там, где хлоропласт расположен рядом с ядром, наружная мембрана хлоропластной эндоплазматической сети переходит в наружную мембрану ядра. Перипластидное пространство хорошо развито. В молодых клетках бурых водорослей содержатся мелкие и многочисленные вакуоли, которые с возрастом становятся крупнее за счёт слияния. Сократительные вакуоли отсутствуют. В цитоплазме расположены физоиды — везикулы, содержащие феофициновые таннины (флоротаннины). Флоротаннины — полимеры флороглюцина, известны только у бурых водорослей. Функция их, возможно, связана с защитой талломов от выедания животными, например такими, как гастроподы. Они, возможно, ингибируют поселение на поверхности таллома эпифитных водорослей и животных. Предполагают также, что они принимают участие в защите от радиационного повреждения и в аккумуляции тяжёлых металлов. Бесцветные флоротаннины на воздухе окисляются с образованием бурого или тёмного пигмента фикофеина, придающего высушенным бурым водорослям их характерную тёмную окраску. Ядро чаще всего одно, но у некоторых представителей и с возрастом клетки изредка бывают многоядерными. Ядрышко одно. Плазмодесмы встречаются, вероятно, в поперечных перегородках всех бурых водорослей, даже у тех, у которых перегородка образуется за счёт впячивания мембраны. Через плазмодесмы осуществляется связь цитоплазмы соседних клеток. Вегетативное размножение у ряда бурых водорослей может осуществляться участками таллома, у видов Sphacelaria — выводковыми веточками; у Fucus на подошве имеется группа клеток, способных к дифференцировке в новый таллом. Бесполое размножение происходит с помощью зооспор, у некоторых — неподвижными тетра- и моноспорами. Споры бесполого размножения формируются в результате мейоза и последующих митозов в одногнёздных спорангиях. Половой процесс изо-, гетеро- и оогамный. Гаметы образуются в многогнёздных гаметангиях. В каждом гнезде (клетке) такого гаметангия формируется по одной гамете. Для бурых водорослей известны половые феромоны, исследование которых активно проводится с 80-х годов прошлого века. Половые феромоны — это растворимые вещества, которые координируют активность клеток при половом размножении. Они активны на расстоянии до 0,5-1 мм. Феромоны бурых водорослей могут или стимулировать раскрытие антеридиев, или привлекать мужские гаметы к женским. Они также принимают участие в изоляции видов. Известно по крайней мере десять феромонов у бурых водорослей, первым из которых был открыт эктокарпен. Бурые водоросли широко распространены во всех морях нашей планеты, наибольшего развития достигая в морях умеренных и приполярных широт. В тропиках массовое развитие бурых водорослей приурочено к зимним месяцам, когда понижается температура воды. В морях умеренных и приполярных широт бурный рост их талломов начинается весной, и наибольшего развития они достигают в летние месяцы. Наиболее густые заросли бурых водорослей формируются в верхней сублиторали до глубины 15 м, хотя встречаются от литоральной зоны и до глубины 40-120-200 м. На такую глубину, например в западной части Средиземного моря, проходит только 0,6 % света по отношению к поверхности воды. Ламинариевые могут формировать гигантские подводные леса, такие, например, как вдоль тихоокеанского побережья Северной Америки. Прикрепляются бурые водоросли к различным субстратам — скалам, камням, гравию, раковинам моллюсков, другим водорослям. Некоторые небольшие бурые водоросли живут внутри тканей других водорослей как эндофиты.

17. Красные водоросли: строение клетки, размножение, экология.

В хроматофорах красных водорослей, помимо хлорофиллов и каротиноидов, содержатся еще водорастворимые пигменты — фикобилины: фикоэритрины красного цвета, фикоцианины и аллофикоциан синего цвета. От соотношения пигментов зависит окраска таллома, варьирующая от малиново-красной до голубовато-стальной. Хлоропласты одеты оболочкой из двух мембран и содержат одиночные тилакоиды, на поверхности которых локализованы фикобилисомы. Генофор рассеянный. Периферические тилакоиды у более примитивных форм со звездчатыми или сильно лопастными хроматофорами с пиреноидами отсутствуют, а у более высокоорганизованных красных водорослей с дисковидными хлоропластами без пиреноидов имеются. Запасной продукт — полисахарид «багрянковый крахмал», от йода приобретающий буро-красный цвет. Зерна багрянкового крахмала откладываются в цитоплазме всегда вне связи с пиреноидами и хроматофорами. Для жизненного цикла характерно полное отсутствие жгутиковых стадий и особая форма моногамного полового процесса. Как и бурые, красные водоросли — почти исключительно морские. Строение таллома красных водорослей довольно простое: известны даже одноклеточные коккоидные формы, у многих талломы гетеротрихальные и в виде разветвленных нитей, прикрепленных к субстрату с помощью ризоидов. Однако подавляющее большинство имеет псевдопаренхиматозные талломы, возникающие за счет переплетения и срастания боковых ветвей либо одной оси, неограниченно нарастающей с помощью верхушечной клетки, либо многих таких осей; в первом случае говорят об одноосевом строении, во втором — о многоосевом или мультиосевом. Пластинчатые талломы истинно паренхиматозного строения, получающиеся в результате как поперечных, так и продольных делений клеток, встречаются среди красных водорослей редко. Вегетативное размножение — путем фрагментации таллома; особенно часто наблюдается в местообитаниях, где факторы внешней среды неблагоприятны для размножения спорами. Бесполое размножение осуществляется посредством неподвижных клеток, развивающихся из содержимого спорангия в числе одной или четырех. Красные водоросли характеризуются совершенно особой структурой органов полового размножения и формой полового процесса. Женский репродуктивный орган у этих водорослей называется карпогоном. Он состоит из двух частей: брюшка и трихогины – небольшой щетинки,которая венчает карпогон в виде антенны, производящей коллебательные движения. В брюшке одна яйцеклетка. У багрянок зигота претерпивает сложное развитие, в результате которого возникают особые споры – карпоспоры, дающие начало спорофиту. Обитатели прежде всего морских водоёмов, пресноводных представителей известно немного. Багрянки играют заметную роль в жизни моря (часто определяют характер растительности, служат пищей для морских животных, участвуют в процессах естественного очищения (самоочищения) вод. Некоторые багрянки (напр., порфира) употребляются в пищу. Из красных водорослей также получают ценное вещество агар-агар.

18. Лишайники как симбиотические организмы: строение, классификация, географическое распространение.

Лишайники - симбиотические организмы, таллом которых состоит из гриба и водоросли. ело лишайников (таллом) представляет собой переплетение грибных гиф, между которыми находится популяция фотобионта. Лишайники окрашены в широком диапазоне цветов от белого до ярко-жёлтого, коричневого, сиреневого, оранжевого, розового, зелёного, синего, серого, чёрного.

По внешнему виду различают лишайники: На́кипные. Таллом накипных лишайников — это корочка («накипь»), нижняя поверхность плотно срастается с субстратом и не отделяется без значительных повреждений. Это позволяет им жить на крутых склонах гор, деревьях и даже на бетонных стенах. Иногда накипный лишайник развивается внутри субстрата и снаружи совершенно не заметен; 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. Растут на земле или свисают с деревьев, древесных остатков, скал. Это деление не отражает филогенетические связи, существует много переходных форм между ними. Ханс Трасс разработал шкалу жизненности лишайников, отражающую условия их существования и основывающуюся на степени развитости таллома и способности к половому размножению.

По внутреннему строению лишайники разделяют на:

гомеомерные (Collema), клетки фотобионта распределены хаотично среди гиф гриба по всей толщине таллома;

гетеромерные (Peltigera canina), таллом на поперечном срезе можно чётко разделить на слои. Лишайников с гетеромерным талломом большинство. В гетеромерном талломе верхний слой — корковый, сложенный гифами гриба. Он защищает таллом от высыхания и механических воздействий. Следующий от поверхности слой — гонидиальный, или альгальный[10], в нём располагается фотобионт. В центре располагается сердцевина, состоящая из беспорядочно переплетённых гиф гриба. В сердцевине в основном запасается влага, она также играет роль скелета. У нижней поверхности таллома часто находится нижняя кора, с помощью выростов которой (ризин) лишайник прикрепляется к субстрату. Полный набор слоёв встречается не у всех лишайников. Как и в случае двухкомпонентных лишайников, водорослевый компонент — фикобионт — трёхкомпонентных лишайников равномерно распределён по таллому, либо образует слой под верхней корой. Некоторые трёхкомпонентные цианолишайники образуют специализированные поверхностные или внутренние компактные структуры (цефалодии), в которых сосредоточен цианобактериальный компонент.

Группа растений

Особенности строения

Представители

Низшие

не имеют корней, стеблей

водоросли

Высшие

имеют корни

деревья

Группа водорослей

Среда обитания

Особенности строения

Представители

Зелёные одноклеточные водоросли

Пресные водоёмы

Одна клетка, м.б. жгутики, глазок

Хламидомонада

Зелёные многоклеточные водоросли

Моря, океаны, пресные водоёмы

Улотрикс

Бурые водоросли

Моря, океаны

ламинария

Красные водоросли

Моря, водоёмы

Многоклеточные морские растения

багрянки