Общие понятия по систематике растений. Низшие растения
1. Общие понятия по систематике растений. Низшие растения.
Систематика выработала свою систему понятий и символов, свой язык, служащий для классификации организмов. Каждая система классификации независимо от того, является она искусственной, естественной или эволюционной, подразделяется на определенные, соподчиненные друг другу систематические категории, или единицы. Таковы вид, род, семейство, порядок и т. д. Для обозначения систематических единиц любого ранга на Международном ботаническом конгрессе в 1950 г. был принят термин «таксон» (ед. ч. taxon, мн. ч. taxa).
Все растительное царство, представляющее собой таксон высшей категории, охватывается системой таксонов, расположенных в порядке иерархии.
Вид представляет
собой важнейшую
Каждый
вид относится к какому-нибудь
роду (ед. ч. genus, мн. ч. genera). Род представляет
собой собирательную
Название вида представляет собой бинарную, или, точнее, биноминальную, комбинацию, состоящую из двух слов (биномен) — названия рода в сопровождении видового эпитета. Примеры: Rosa (роза или шиповник), Salix (ива), Triticum (пшеница).Эти два слова — родовое название и видовой эпитет—несут различные и в то же время взаимно дополняющие функции. Подобно тому как родственные виды объединяются в роды, родственные роды объединяются в семейства (ед. ч. familia, мн. ч. familiae).. Название семейства образуется путем присоединения суффикса - асеае к основе названия одного из входящих в него родов, например: Lycopodiaceae (плауновые) от Lycopodium, Ranunculaceae (лютиковые) от Ranunculus, Salicaceae (ивовые) от Salix.
Порядок (ед. ч. ordo, мн. ч. ordines) является одной из важнейших таксономических категорий в иерархическом ряду рангов. Следующей категорией в нашей таксономической иерархии является класс (ед. ч. classis, мн. ч. classes). Классы различаются между собой значительно более резко, чем порядки. Число классов поэтому небольшое. Для высших растений наиболее принятым окончанием для названий классов является -opsida, для водорослей (включая цианеи) — -phyceae, а для грибов - -mycetes. Крупные и достаточно дифференцированные классы могут подразделяться на подклассы.
Классы
объединяются в отделы (divisionis), которые
различаются между собой
2.Опишите строение клетки и тела сине- зеленых водорослей (цианобактерий),особенности их размножения и распространения. Укажите их значение в природе и жизни человека,примеры, рисунки
Строение клетки. По форме - 1) виды с более или менее шаровидными клетками, широкоэлипсоидные, груше - и яйцевидные. 2) виды с клетками, сильно вытянутые в одном направлении (удлинённо эллипсоидные, веретеновидные, цилиндрические от коротко цилиндрических и бочонковидных до удлинённо-цилиндрических). Клетки живут отдельно, иногда соединены в колонии или образуют нити.
Клетки имеют толстые стенки. Протопласт окружен четырьмя оболочковыми слоями: двухслойная клеточная оболочка покрыта сверху внешней волнистой мембраной, а между протопластом и оболочкой находится ещё и внутренняя клеточная мембрана.
В клеточной оболочке хотя и содержится целлюлоза, но основную роль играют пекти-новые вещества и слизевые полисахариды. У одних видов клеточные оболочки хорошо ослизняются и содержат даже пигменты; у дру-гих вокруг клеток образуется специальный слизистый чехол, иногда самостоятельный во-круг каждой клетки, но чаще сливающийся в общий чехол, окружающий группу или весь ряд клеток. Протопласт сине-зеленых водорослей лишен оформленного ядра и ранее считался диффуз-ным, разделенным лишь на окрашенную пери-ферическую часть -- хроматоплазму -- и ли-шенную окраски центральную часть -- центро-плазму. Клетки сине-зеленых водорослей содержат хорошо вы-раженные структурные элементы, и разное их расположение обусловливает различия между цептро- и хроматоплазмой.
Пигменты, сосредоточенные в периферической части протопласта, локализованы в пластинча-тых образованиях -- ламеллах, которые рас-полагаются в хроматоплазме по-разному: хао-тично, бывают упакованы в гранулы или ори-ентированы радиально. Подобные системы ламелл теперь нередко называют парахроматофорами.
В хроматоплазме, кроме ламелл и рибосом, встречаются еще эктопласты (цианофициновые зерна, состоящие из липопротеидов) и различного рода кристаллы. В зависимости от физио-логического состояния и возраста клеток все эти структурные элементы могут сильно из-меняться вплоть до полного исчезновения.
Центроплазма клеток сине-зеленых водорос-лей состоит из гиалоплазмы и разнообразных палочек, фибрилл и гранул. Гиалоплазму и хроматиновые элементы вообще можно считать аналогом ядра, поскольку в этих элементах содержится ДНК; они при делении клеток делятся продольно, и половинки поров-ну распределяются по дочерним клеткам. Но, в отличие от типичного ядра, в клетках си-не-зеленых водорослей вокруг хроматиновых элементов никогда не удается обнаружить ядерной оболочки и ядрышек. Это -- ядроподобное образование в клетке, и называют его нуклеоидом. В нем встречаются и рибосомы, содержащие РНК, вакуоли и полифосфатные гранулы.
Самым обычным типом раз-множения у сине-зеленых водорослей является деление клеток надвое. Для одноклеточных форм этот способ единственный; в колониях у нитях он приводит к росту нити или колонии.
Трихом образуется тогда, когда
делящиеся в одном направлении
клетки не отходят друг от друга. При
нарушении линейного располо-
Представителям некоторых родов (Gloeocapsa, Microcystis) свойственно также быстрое деление с образованием в материнской клетке множества мелких клеток -- н а н н о ц и т о в.
Сине-зеленые водоросли
Споры покрыты толстой, двухслойной обо-лочкой, внутренний слой которой называют эндоспорием, а наружный -- экзоспорием. Обо-лочки гладкие или усеяны сосочками, бес-цветные, желтые или коричневатые. Благодаря толстым оболочкам и физиологическим измене-ниям в протопласте (накопление запасных веществ, исчезновение ассимиляционных пиг-ментов, иногда увеличение количества цианофнцпповых зерен) споры могут длительное время сохранять жизнеспособность в неблаго-приятных условиях п при разнообразных сильных воздействиях (при низких и высоких температурах, при высыхании и сильном облу-чении). В благоприятных условиях спора про-растает, ее содержимое делится на клетки -- образуются спорогормогонип, обо-лочка ослизняется, разрывается или открывает-ся крышкой и гормогоний выходит.
Сине-зеленые водоросли встре-чаются на всех континентах и во всевозможных местообитаниях -- в воде и на суше, в пресных и соленых водах, везде и всюду.
Отдел сине-зеленых водорослей считают древ-нейшей группой автотрофных растений на Зем-ле. Примитивное строение клетки, отсутствие полового размножения и жгутиковых стадий -- все это серьезные доказательства их древности. Свыше трех мил-лиардов лет назад они отошли от основного ствола растительной эволюции и образовали тупиковую ветвь.
Говоря о хозяйственном значени
3.Значение
различных отделов низших растений
в природе и хозяйственной деят
Сине-зеленые водоросли входят в состав планктона и бентоса пресных вод и морей, живут на поверхности почвы, в горячих источниках с температурой воды до 80 °С, на снегу — в полярных областях и в горах; ряд видов обитает в известковом субстрате («сверлящие водоросли»), некоторые сине-зеленые водоросли — компоненты лишайников и симбионты простейших животных и наземных растений (мохообразных и цикадовых). В наибольших количествах сине-зеленые водоросли развиваются в пресных водах, иногда вызывая цветение воды в водохранилищах, что приводит к гибели рыб.
Водоросли – одни из древнейших организмов, населяющих нашу планету. В прошлые геологические эпохи, как и в настоящее время, водоросли населяли океаны, реки, озера и другие водоемы. Обогатив атмосферу кислородом, они вызвали к жизни разнообразный мир животных и способствовали развитию аэробных бактерий; они явились родоначальниками растений, заселивших сушу, и создали мощные толщи горных пород.
Водоросли, как и высшие растения на суше, – источник органических веществ, продуценты кислорода в водоемах. Вследствие деятельности сине-зеленых водорослей (и других тоже) образуются горные породы. Сверлящие сине-зеленые, разрушая горные породы, участвуют в образовании первичных почв. В комплексе с другими организмами (бактериями, грибами) водоросли принимают участие в процессе самоочищения воды.
Однако, развиваясь в большом количестве, сине-зеленые водоросли могут приводить к «цветению воды», во время которого значительное количество организмов оседает на дно, усиливаются процессы гниения, резко уменьшается количество кислорода и повышается концентрация углекислого газа. Это приводит к летнему замору рыб. «Цветение» резко отражается на водоснабжении (забиваются фильтры, вода приобретает неприятный вкус и запах).
В сельском
хозяйстве водоросли используют
Водоросли являются сырьем для получения ценных органических веществ: спиртов, аммиака, лаков, органических кислот и т. п.; йода, каротина, биологически активных веществ. Используются в микробиологической промышленности, космических исследованиях. Морские водоросли используют в пищевой промышленности и при изготовлении различных лекарств.
В санитарной
гидробиологии сине-зеленые
Рассмотрим отдельного
представителя отдела сине-
Анабена - многоклеточная водоросль. Она живет на почве, и для фотосинтеза ей необходим солнечный свет. Сине-зеленые водоросли неприхотливы и не требуют каких-то особых условий для роста, но водород образуют только тогда, когда в окружающей среде нет кислорода. Поэтому, чтобы получить водород, их выращивают в аргоне. Водоросли при фотосинтезе вместе с водородом выделяют кислород, который мешает образованию водорода. К тому же такой процесс дорог. Поэтому производство водорода обычными сине-зелеными водорослями невыгодно.
Ситуация изменилась, когда на кафедре генетики и селекции биологического факультета МГУ получили штамм РК84, выделявший водород в воздухе. Ученые Института фундаментальных проблем биологии РАН нашли условия (в частности, уровень освещенности), при которых водоросль хорошо росла и давала много водорода. Интересно, что в биореакторе, где росла водоросль, концентрация выделяемого ею кислорода вдвое превысила атмосферную, но это не помешало синтезу водорода. Сотрудники Института фундаментальных проблем биологии РАН, изучив мутантный штамм анабены РК84, заключили, что это пока лучший преобразователь солнечной энергии в энергию водорода.
Ученые считают,
что этот штамм анабены можно
использовать для получения
4.Что развивается из споры и зиготы у высших растений? Рисунки спорангиев плаунов и папоротников
Жизненный цикл высших растений состоит из двух ритмически чередующихся фаз, или «поколений» (рис. 1), — полового (гаметофита) и бесполого (спорофита). Половые органы развиваются на гаметофите. Гаметофит может быть обоеполым. В таком случае на нем развиваются как антеридии, так и архегонии. Но у подавляющего большинства высших растений (в том числе у всех голосеменных и цветковых растений) он однополый и несет или только антеридии (мужской гаметофит), или только архегонии (женский гаметофит). В результате оплодотворения, т. е. слияния мужской гаметы с женской, образуется новая клетка с двойным набором хромосом (отцовским и материнским), называемая зиготой.
У высших
растепий, в отличие от низших,
зигота дает начало
На спорофите
образуются спорангии, в
У многих
высших растений, например у большинства
папоротников, каждая спора дает
начало обоеполому гаметофиту, на
котором развиваются как
Таким образом, полный жизненный цикл высшего растения от зиготы до зиготы состоит из гаметофазы (гаметофита) и спороф а з ы (спорофита). Благодаря этому в жизненном цикле высшего растения проявляется своего рода «двойственная индивидуальность», и притом в двух разных формах.
5.ХАРАКТЕРНЫЕ ПРИЗНАКИ ПОКРЫТОСЕМЕННЫХ.
Отличительные признаки Однодольных от
двудольных.
1. Наличие цветка.
2. Наличие завязи и плода,
сохраняющих семязачатки и
3. Опыление ветром, насекомыми, водой, птицами.
4. Женский заросток —
5. Мужской заросток—пыльцевое зерно (пыльца),
состоящее из двух клеток — вегетативной и генеративной.
6. Двойное оплодотворение: один
спермий оплодотворяет
ядро зародышевого мешка.
7. Двойное оплодотворение
8. Эндосперм представлен тканью
с триплоидным набором
9. При прорастании как только внутрь семени поступает вода, начинается его набухание, запасные вещества переходят в растворимые формы, доступные для всасывания зародышем. Часть запасных веществ эндосперма расщепляется дыхательными ферментами. что освобождает энергию (в виде АТФ), необходимую
для роста зародыша.
10. Триплоидность ядер клеток
эндосперма, несущих наследственную
информацию материнского и
11. Из зародыша семени вырастает спорофит (бес
полое диплоидное поколение), который может быть представлен различной жизненной формой — травой (однолетней или многолетней), кустарником, деревом, лианой. Любая жизненная форма растения имеет основные органы — корень, стебель, листья и их видоизменения, а также цветки, семена, плоды.
Класс однодольные. Название класса “однодольные” обусловлено тем, что в зародыше семени находится одна семядоля. Однодольные существенно отличаются от двудольных по следующим признакам: 1) мочковатая корневая система, корень имеет первичное строение (в нем отсутствует камбий); 2) листья в большинстве простые, цельнокрайние с дуговым или параллельным жилкованием; 3) проводящие пучки в стебле замкнутые, разбросаны но всей толще стебля.
Класс двудольные Систематический признак двудольных — наличие двух семядолей в зародыше. Отличительные особенности двудольных следующие: 1) корневая система стержневая, с развитыми боковыми корнями; 2) корень и стебель имеют вторичное строение, есть камбий; 3) сосудисто-волокнистые пучки стебля открытого типа” расположены концентрически; 4) листья как простые, так и сложные;
5) цветки пяти- и четырехчленного типа; 6) эндосперм в созревших семенах хорошо выражен у ряда видов: пасленовых, зонтичных и др.
6. Характеристика
сем. Гречишные, привести
Порядок Polygonales - Гречихоцветные
Семейство Роlygonaceae – Гречишные
Fagopyrum esculentum Moench. - Гречиха съедобная ( листья треугольно-
сердцевидные с прилистниками, образующими раструб, соцветие метелка,
несущие обоеполые гетеростильные цветки, околоцветник простой, плод
трехгранный орешек).
Формула цветка: ♀ * ○ РCa 5 А 1, 2 х 2 + 3 G (3)
Дополнительные объекты:
Polygonum bistorta L. - Горец змеиный (раструб у основания листа,
пятичленный околоцветник, гинецей из двух плодолистиков).
Rumex acetosa L. – Щавель кислый (мужской цветок с простым
околоцветником и крупными пыльниками; женский цветок с кистевидными
рыльцами).
Rheum sp. - Ревень (обоеполый цветок с простым околоцветником,
15 тычинок 6+3 - результат расщепления внешнего круга андроцея).
Семейство гречишных Семейство гречишных (класс двудольных растений) в зерновом хозяйстве представлено единственной культурой - гречихой (Fagorpyrum Mill). Это яровое однолетнее растение, имеющее стержневой корень, травянистый ветвистый стебель, стреловидные листья. Плод гречихи - орешек, как и у злаков, состоит из трех частей - зародыша, эндосперма и оболочек. Зародыш очень крупный в виде ленты, похожей на латинскую букву S, пронизывает весь эндосперм, частично проходя у поверхности ядра. Эндосперм рыхлый, мучнистый, легко дробящийся при переработке. Ядро (эндосперм с зародышем) покрыто тонкой нежной семенной оболочкой розового или кремового цвета, у недозрелых ядер она может быть зеленоватой. Снаружи орешек покрыт жесткой кожистой плодовой оболочкой, срастающейся с ядром лишь в одной точке - месте прикрепления к растению. Окраска плодовой оболочки от серебристосерой до темно-коричневой и зависит как от сорта, так и от степени зрелости плода. Соотношение частей плода гречихи (в % ): эндосперма - 55 - 65, алейронового слоя - 4 - 5, зародыша - 10 - 15, семенной оболочки - 1,5 - 2,0, плодовой оболочки (пленчатость) - 17 - 25.
С давних времен в народной медицине употребляли, а в настоящее время имеет большее применение китайско-тибетский ревень тангутский (Rheum palmatum var. tanguticum), который используют как слабительное средство наряду с другими видами — ревенем волнистым (R. undulatum), ревенем плотным (R. compactum) и др.; из ревеней готовят препарат хризорбин для лечения кожных заболеваний. Ценное противоцинготное средство получают из черешков листьев ревеня волнистого (R. undulatum), их ткани содержат витамины С, Е, В2 и каротин.
Среди гречишных есть также красильные растения. Горец красильный (Polygonum tinctorium) дает 4—5% индиго, корень спорыша также дает синюю краску. Желтую краску получают из корней щавеля конского (Rumex confertus), краску горчичного цвета — из щавеля каиегра. В бассейне реки Конго (Заир) культивируют щавель абиссинский (R. abyssinicus), дающий красную краску.
Виды семейства гречишных
7. Указать характерные признаки сем. Луковые. Дать ботаническую характеристику лука. Написать русские и латинские названия лекарственных растений из семейств Лилейные и Луковые.
Луковые — многолетние травы с луковицами, клубнелуковицами или иногда корневищами (триба агапантовых — Agapantheae). Корни обычно тонкие, нитевидные, но бывают и утолщенными. Толстые контрактильные корни многих луковых служат для втягивания луковицы на нужную глубину. Соцветие выносится на поверхность земли цветочной стрелкой, которая иногда выглядит как облиственный стебель, благодаря тому, что листья снабжены влагалищами, охватывающими стрелку почти доверху. Луковицы очень разнообразны. Они бывают как одиночные, так и растущие на общем корневище. Первые, как правило, округлые и более мясистые, в то время как вторые узкие, удлиненные. Между этими крайними типами есть переходные формы, например у видов секции цепа (Cepa), к которой относится культурный лук репчатый (A. cepa). Луковицы у него крупные, округлые, но прикреплены по нескольку к общему корневищу, что можно наблюдать у дикорастущих видов, близких к луку репчатому. Наружные оболочки, которые защищают луковицы от неблагоприятных внешних воздействий, имеют различную консистенцию — толстые, кожистые или пленчатые, бумажистые, волокнистые, сетчатые. Последние образованы склеренхимными клетками с сильно утолщенными стенками. Листья луковых приземные (базальные), очередные, простые, трубчатые или чаще плоские, линейные, продолговатые, эллиптические, за редким исключением (лук победный, лук функиелистный — A. funkiifolium, рис. 48, 7-8 и др.), без черешков, с параллельным или дуговидным жилкованием, большей частью голые, но бывают и опушенные или по краю грубо-реснитчатые. Цветки собраны в верхушечные зонтики, за исключением рода милула, у которого соцветие — колос, и гесперокаллиса, имеющего кистевидное соцветие. Зонтики луковых разнообразны как по количеству цветков в соцветии (от 1 до 500 и более), так и по длине цветоножек; у основания цветоножек часто имеются прицветнички. Цветки обычно маленькие, 3-10 мм., но бывают до 2,5 см (например, у видов рода бревуртия — Brevoortia), даже до 4 см (у гесперокаллиса, агапантусов — Agapanthus, тульбагии — Tulbaghia). Сегменты внутреннего круга иногда меньше наружных почти вдвое или отсутствуют, а при основании сегментов развит привенчик из 3-12 листовидных чешуек (триба гилизиевых). Сегменты околоцветника продолговатые, иногда с ноготком, с хорошо выраженными жилками в числе 1-7, в которых присутствует хлорофилл. Тычинок обычно 6, в двух кругах. Тычинки внутреннего круга часто отличаются от тычинок наружного круга расширенной уплощенной нитью и наличием зубцов; иногда фертильных тычинок 3, так как тычинки одного из кругов превращены в стаминодии (бродиея, трихлора — Trichlora, эринна — Erinna, солярия — Solaria и др.), иногда сильно видоизмененные (левкокорина — Leucocoryne, бревуртия) или редуцированы (анкрумия- Ancrumia). Пыльцевые зерна однобороздные, со слабо зернистой, морщинистой или сетчатой скульптурой экзины. Гинецей синкарпный, из 3 плодолистиков, с простым нитевидным столбиком, остающимся после цветения и созревания благодаря тому, что канал столбика доходит до дна завязи и там только открывается; завязь верхняя, 3-гнездная, с 1 — 2 или многими семязачатками в каждом гнезде. Плод — локулицидная коробочка, треугольная, наверху прижатая...Характерный признак семейства луковых — присутствие в чешуях луковиц и зеленых листьях млечников, обычно членистых, заполненных млечным соком (латексом). Для представителей семейства луковых, за исключением рода нотоскордум и нескольких видов из родов лук, тульбагия, левкорина, тристагма, характерно также присутствие во всех тканях растения чесночного и близких к нему летучих масел. Эти масла содержат диалил дисульфид C6H10S2 или диалил трисульфид C6H10S3, определяющие специфический луковый или чесночный вкус и запах. Луковые — перекрестноопыляемые растения. Опылители цветков обычно насекомые (пчелы, мухи, жуки, бабочки), но есть виды с крупными яркими цветками (дихелостемма — Dichelostemma), опыляемые колибри.
лук репчатый (Allium cepa), лук Ошанина (A. oschaninii), лук Вавилова (A. vavilovii), лук смешанный (A. praemixtum), лук пскемский (A. pskemense), аскалонский лук, или лук шалот (A. Ascalonicum), лук-порей (A. porrum), лук Пачоского —( Allium paczoskianum),
8.Описать сухие плоды культурных и сорных растений(например, овса и овсюга). Рисунки.
Овес - культурное растение, которое возделывается повсюду. Этот злак, как и все злаки, растет вертикально и несет на конце полого стебля колоски, которые состоят из 2-4 цветков. Колоски расположены на цветоносах и в свою очередь образуют метелку. Зерна овса (точнее, зерновки) окружены чешуями, с которыми они не срастаются. Этим, между прочим, овес отличается от пшеницы, ячменя и ржи. Цветет с июня по август. В Германии возделывается повсеместно, его культура возможна даже на высоте 1600 м над уровнем моря. Для приготовления гомеопатической настойки Avena sativa овес выращивают специально, поскольку тут требуется свежее цветущее растение.
Действующие вещества. Для диетического питания большое значение имеют содержащиеся в овсе важные аминокислоты, витамины группы В, минеральные вещества - фосфор, железо, кобальт, марганец, цинк, алюминий, калий и другие, - витамины К и Е, а также провитамин А, микроэлементы бор и йод. Ни одно целебное растение не содержит столько цинка, как овес; кремниевая кислота оправдывает использование овсяной соломы в качестве средства для ванн. Однако для медицины наряду со всеми этими компонентами большое значение имеет вещество, которое обладает успокаивающими свойствами, - индольный алкалоид авенин.
Целебное действие и применение. Бесспорна большая польза овсяных хлопьев и других изделий из овса при состояниях слабости, при нарушениях питания и как диетическая пища при бесчисленных недугах. Однако здесь прежде всего интересно успокаивающее действие спиртовых экстрактов из овса. В отношении к овсу как успокаивающему средству аллопатия и гомеопатия действуют рука об руку. Зеленым овсом называют еще зеленые во время сбора надземные части растений, собранные незадолго до полного цветения, свежие или быстро высушенные. Зеленый овес в последние годы снискал себе особую славу преимущественно в народной медицине. Чай из него находит применение при нервном истощении как успокаивающее средство..
Овсюг - Яровой однолетник.
Морфология и биология.
Корневая система мочковатая, хорошо развитая. Стебель высотой 60-120 см, прямой, голый. Листья линейные, до 30 см длиной, широкие, с влагалищем у основания, по краю реснитчатые, имеют язычок, но без ушек. Соцветие - длинная, раскидистая или сжатая метелка. Одно растение образует до 500 семян. Резко выражена гетерокарпия. В пределах одной метелки, в нижней ее части образуются более крупные зерновки (70% от общего числа), которые удерживаются в метелке более 30 дней. Они попадают в бункер и засоряют зерно. В верхней части метелки образуются мелкие зерновки (30% от общего числа), которые сразу после созревания осыпаются в почву. Прорастают после перезимовки.
