ЛЕКЦИЯ 2

Классификация растений. Систематика - это наука, изучающая многообразие организмов на Земле, их классификацию и эволюционные взаимоотношения.

II. Циклы воспроизведения с антитетическим чередованием двух поколений — гаплобионта и диплобионта.

А. Гаплобионт и диплобионт представлены самостоятельно живущими особями (некоторые зеленые и бурые водоросли, все папоротникообразные).

3) Изоморфная смена поколений. Гаплобионт и диплобионт одинаковы по облику, размерам и времени существования. Некоторые зеленые и бурые водоросли (Ulva, Dictyota).

4) Гетероморфная смена поколений с преобладанием гаплобионта. Некоторые зеленые и бурые водоросли (например, Monostroma, Cutleria).

5) Гетероморфная смена поколений с преобладанием диплобионта. Бурые водоросли (например, Laminaria), все папоротникообразные (включая плауны, хвощи, папоротники).

Б. Гаплобионт или диплобионт несамостоятельны и живут главным образом за счет другого поколения.

6) Самостоятельное поколение — гаплобионт. Мохообразные.

7) Самостоятельное поколение — диплобионт. Семенные растения (голосеменные и цветковые).

III. Циклы воспроизведения с чередованием трех и более гаплоидных и диплоидных поколений(красные водоросли).

IV. Циклы воспроизведения с чередованием трех ядерных фаз(высшие грибы - аскомицеты).

V. Сокращенные циклы воспроизведения.Наблюдаются при выпадении некоторых этапов или при отсутствии полового процесса (сине-зеленые водоросли, бактерии, несовершенные грибы, случаи апомиксиса у высших растений).

Для обозначения систематических единиц любого ранга в систематике используется принятый на Международном Ботаническом Конгрессе в 1950 году термин "таксон" (taxon).Элементарная таксономическая единица всего живого - вид. Латинское название вида - species. В современной таксономии принята бинарная номенклатура с двойным названием вида, введенная Карлом Линнеем в 18 веке. Существительное обозначает род, видовой эпитет выражен прилагательным.

В ботанической номенклатуре соблюдается принцип приоритета: из двух или нескольких названий, данных одному и тому же таксону, законным считается то, которое было опубликовано раньше. Другие названия переводятся в синонимы.

Вид - это качественно обособленная форма живой материи, объединяющая организмы со сходным морфологическим и анатомическим строением, общим происхождением, способные свободно скрещиваться между собой, занимающие одну экологическую нишу и имеющие одинаковое географическое распространение (ареал).

Таксономические категории (ранги таксонов) и таксоны на примере картофеля

Современная система царств живой природы включает надцарства Прокариоты (доядерные - бактерии) и Эукариоты (имеющие оформленное клеточное ядро). Эукариоты делят на несколько царств (животные, растения, грибы, протисты - наиболее древние группы 1-клеточных эукариот, протоктисты – эукаритоты, не относящиеся к животным, грибам или растениям - водоросли, протозои (простейшие 1-клеточные), слизевики и другие).
1-клеточные простейшие, водоросли, грибы).

По типам морфологической организации растения можно разделить на две большие группы – низшие и высшие. К низшим растениям относят те растения, тело которых не расчленено на листья, стебель, корни.

Автотрофы (гр. аутос - сам + гр. трофо -пища, питание) - организмы, синтезирующие из неорганических соединений органическое вещество с использованием энергии Солнца (зеленые растения) или энергии, освобождающейся при химических реакциях (некоторые бактерии – хемотрофы).

Гетеротрофы (гр. гетерос - другой + гр. трофо - пища, питание) - организмы, использующие для питания только или преимущественно органические вещества, произведенные другими видами, и, как правило, неспособные синтезировать вещества своего тела из неорганических веществ. Это животные, паразитарные растения и большинство микроорганизмов.

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.

4. Водоросли (Algae). Общее число видов — около 40000. Водоросли — это самые древние, широко распространенные на Земле низшие автотрофные, слоевищные споровые растения, содержащие хлорофилл и другие фотосинтезирующие пигменты. Все водоросли по своему местопроизрастанию могут быть условно разделены на 3 группы:

1. Водоросли, обитающие на дне водоемов и образующие так называемый бентос (бентос - совокупность организмов, всю или большую часть жизни обитающих на дне океанических и континентальных водоемов, в его грунте и на грунте).

2. Водоросли, обитающие в воде во взвешенном состоянии и образующие планктон.

3. Водоросли, обитающие вне воды: на почве, камнях, деревьях и т. д.

Водоросли могут иметь одноклеточное, колониальное, неклеточное (сифоновые водоросли, род Каулерпа) и многоклеточное строение. Тело водорослей не дифференцировано на органы и, как правило, ткани. Клетки водорослей, в отличие от бактерий, имеют довольно плотную целлюлознопектиновую оболочку (стенку) и более сложное внутреннее строение: протопласт большинства водорослей состоит из цитоплазмы, ядра, вакуолей и хроматофоров. Хроматофоры (органеллы, подобные пластидам) имеют различную форму - округлую, пластинчатую, спиралевидную, сетчатую и т.д.

В хроматофорах содержатся различные пигменты:

- основные: хлорофилл (зел.), каротин (оранж.) и ксантофилл (желт.),

- дополнительные: фикоэритрин (красн.), фукоксантин (бур.) и фикоциан (син.).

От содержащихся пигментов зависит окраска водослей - зеленая, бурая или красная. Широкая цветовая гамма объясняется выработавшейся в процессе эволюции приспособленностью к наилучшему улавливанию света на различных глубинах. У некоторых водорослей в хроматофорах имеются особые округлые тельца — пиреноиды, у которых сосредотачивается крахмал.

Выделяют десять отделов водорослей:

1. Сине-зеленые водоросли или цианеи (Cyanophyta)

2. Красные водоросли (Rhodophyta)

3. Зеленые водоросли (Chlorophyta)

4. Золотистые водоросли (Chrysophyta)

5. Диатомовые водоросли (Bacillariophyta)

6. Желто-зеленые водоросли (Xantophyta)

7. Бурые водоросли (Phaeophyta)

8. Пирофитовые водоросли (Pyrrophyta)

9. Эвгеновые водоросли (Euglenophyta)

10. Харовые водоросли (Charophyta)

Соотношение диплоидной и гаплоидной фаз в жизненном цикле водорослей различно. Спорофиты и гаметофиты могут быть практически одинаковы по внешнему виду (изоморфная смена поколений, характерна для ряда видов зеленых водорослей, некоторых порядков бурых и большинства красных водорослей) или резко различаться (гетероморфная смена поколений, широко распространенная среди бурых водорослей, иногда встречается и у зеленых и красных).

Водоросли имеют огромное значение в биосфере. Они являются первичными продуцентами органики в Мировом океане. Известно, что на долю Мирового океана выпадает половина всего производства первичной продукции, выражающаяся в количестве фиксированного углерода. С водорослей начинаются практически все морские и пресноводные пищевые цепи, которые через зоопланктон, ракообразных доходят до рыб.

Другим следствием фотосинтеза является выделение кислорода. На долю водорослей приходится не менее половины всей кислородной продукции биосферы (это намного больше, чем вклад наземных лесов).

Особенности строения и размножения грибов,
их классификация

Грибы - это обширная группа организмов, выделенных в отдельное царство грибов (Mycota, Fungi). Известно около 100 тыс. видов.

Отличия грибов от зеленых растений:

- грибы являются гетеротрофами,

- в состав их клеточные стенки входит не целлюлоза, а хитин,

- в клетках нет пластид,

- запасают не крахмал, а гликоген[1].(разные полисахариды)

Тело грибовсостоит из массы тонких ветвящихся нитей – гиф. Совокупность гиф образуют мицелий. Каждая гифа окружена плотной оболочкой, в составе которой находится вещество хитин, которое входит в состав покровов насекомых.

Различают мицелий септированный (клеточный), разделенный перегородками на отдельные участки с одним или множеством ядер – у высших грибов - и несептированный (не клеточный) мицелий, характерный для низших грибов.

На воздушном мицелии обычно образуется органы бесполого и полового размножения.

Для перенесения неблагоприятных условий могут образовываться склероции – плотно переплетенные, сильно обезвоженные гифы грибов.

Размножаются грибы вегетативным, бесполым и половым путем.

Вегетативное размножение. осуществляется путем отделения частей мицелия от основной массы. Из мицелия могут образовыватья артроспоры (у дрожжеподобных грибов) и хламидоспоры (споры головневых и некоторых других грибов, которые более устойчивы к перенесению неблагоприятных условий среды). Еще один способ вегетативного размножения - почкование. На мицелии начинает нарастать почка, которая потом или отделяется от материнской особи, или остаются связанной с ней с образованием цепочек. Почкование характерно для дрожжевых грибов, для аскоспор у голосумчатых грибов и базидиоспор у головневых грибов.

Бесполое размножениеосуществляется спорами. Споры могут развиваться эндогенно в специальных споровместилищах или на концах особых выростов мицелия - конидиеносцах. Конидиями размножаются высшие и некоторые низшие грибы. У низших грибов бесполое размножение осуществляется подвижными зооспорами или неподвижными спорангиоспорами, то есть которые развиваются в спорангиях.

Половое размножение. У низших грибов азличают 4 типа полового процесса: 1) изогамия - состоит в слиянии одинаковых по размерам подвижных гамет; 2) гетерогамия – гаметы различны по величине; 3) оогамия - развиваются половые органы - женские оогонии и мужские антеридии. В оогониях развивается одна или несколько яйцеклеток. Оплодотворение яйцеклетки происходит или сперматозоидами, или выростом (отрогом) антеридия, переливающим в оогоний свое содержимое; 4) зигогамия - половой процесс состоит в слиянии двух, часто внешне не различимых клеток на концах мицелия.

У высших сумчатых грибов половой процесс – гаметангиогамия, который состоит в оплодотворении женского полового органа архикарпа с недифференцированным на яйцеклетки содержимым выростом мужского полового органа антеридия. Архикарп образован из аскогона. и трихогины, через которую и переливается в аскогон содержимое антеридия. При этом мужские и женские ядра соединяются попарно (но не сливаются), образуя дикарионы. После оплодотворения из аскогона развиваются аскогенные гифы, на концах которых после слияния ядер (кариогамии) образуются сумки, или аски, и в них сумкоспоры, или аскоспоры. Перед образованием аскоспор происходит редукционное деление. Сумки тем или иным путем оказываются заключенными в плодовые тела — клейстотеции, перитеции, апотеции, псевдотеции. Половой процесс у сумчатых грибов может идти и иным путем, но всегда заканчивается образованием сумки.

У высших базидиальных грибов имеются особые органы размножения - базидии. В базидиях (у головнёвых и ржавчинных грибов в спорах) происходит мейоз с образованием 4 ядер, переходящих в развившиеся к этому времени четырех базидиоспор У зрелой базидии 4 одноклеточные базидиоспоры расположены на особых выростах — стеригмах. При прорастании каждая базидио-спора даёт септированный первичный гаплоидный мицелий. Затем у большинства Б. г. происходит соматогамия - слияние клеток одной и той же или различных (гетероталлизм)грибниц. На диплоиднойгрибнице обычно развиваются плодовые тела (у ржавчинных и головнёвых грибов — спороношения), на которых образуются базидии.

У высших несовершенных грибов отмечены два процесса - гетерокариоз и парасексуальный процесс. При гетерокариозе происходит переход неоднородных ядер из одного участка мицелия в другой путем образования анастомозов или через гифы. Но слияния ядер при этом не происходит. При парасексуальном процессе происходит слияние ядер. Диплоидные ядра впоследствии способны размножатся; возможна митотическая рекомбинация хромосом.