Ботаника как биологическая наука. Растение – как целостный живой организм. Значение ботаники для фармации.

Экскреторные вещества клетки.

Экскреторные вещества: крикристаллические включения, эфиэфирные масла, смолы, слизи, др. Экскреторные вещества — это вещества, образующиеся в процессе жизнедеятельности, и подлежащие удалению из клетки. Из группы экскреторных веществ в растительных клетках чаще всего встречается щавелевокислый кальций, или оксалат кальция (CaC2O4). Выделяемая в процессе дыхания клетки щавелевая кислота нейтрализуется ионами кальция, поступающими в растения из почвенного раствора.

 

Химические вещества клетки, их значение, локализация.

Запасные формы углеводов в клетке.

Растительные ткани, принципы классификации.

Группы однородных по происхождению и строению клеток, связанных меж­ду собой и выполняющих общие функции, называют тканями.

По форме составляющих их клеток различают ткани паренхиматические, состоящие из паренхимных клеток, и прозенхиматические, состоящие из прозенхимных клеток (длина во много раз превышает ширину).

Ткань из клеток плотно сомкнутых - плотная, с системой межклет­ников - рыхлая.

В зависимости от степени утолщения оболочек клеток, различают толсто­стенную и тонкостенную ткань, от наличия живого содержимого - живую и мертвую.

Общепринятая классификация тканей растений исходит из их функций и анатомического строения.

В соответствии с этим все ткани делятся на 2 группы:

1. Образовательные ткани или меристемы;

2. Постоянные (дифференцированные).

Последние делятся на покровные, основные, проводящие, механические, выделительные.

 

Образовательные ткани: цитологические особенности, происхождение, локализация.

 

ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТКАНИ (меристемы), ткани растений, состоящие из клеток, которые длительное время сохраняют способность к делению. Благодаря многократному делению этих клеток происходит рост растений в течение всей их жизни (у некоторых деревьев это сотни и даже тысячи лет). Второе важное свойство клеток меристем заключается в том, что они дают начало специализированным клеткам, образующим постоянные ткани – покровные, основные, проводящие, механические, выделительные.

В зависимости от распределения на теле формирующегося растения выделяют четыре вида меристем. Верхушечные, или апикальные, меристемы обеспечивают рост побегов и корней в длину. Боковые, или латеральные, меристемы обусловливают нарастание стеблей и корней в толщину и называются камбием. Вставочные, или интеркалярные, меристемы временно сохраняются в междоузлиях стебля и в основаниях молодых листьев, обеспечивая рост этих участков, но затем превращаются в постоянные ткани. Раневые, или травматические, меристемы возникают в местах повреждения растения, где образуют защитный каллюс.

По происхождению меристемы бывают первичные и вторичные. Первичная меристема составляет зародыш семени, а у взрослого растения сохраняется на кончике корней и верхушках побегов, что делает возможным их нарастание в длину. Дальнейшее разрастание корня и стебля по диаметру (вторичный рост) обеспечивается вторичными меристемами — камбием и феллогеном. По расположению в теле растения различают верхушечные (апикальные), боковые (латеральные), вставочные (интеркаляр-ные) и раневые (травматические) меристемы.

Мелкие, плотно сомкнутые клетки, с полостями, заполненными протопластом, включающем довольно крупное ядро. Форма кл: разнообр, чаще всего паренхимны. Оболочка тонкостенная.

Меристемы конуса нарастания корня.

ДЕРМАТОГЕН формирует первичную покровно-всасывающую ткань - эпиблему.

ПЕРИБЛЕМА - основную ткань первичной коры - экзодерму, мезодерму и эндодерму.

ПЛЕРОМА - первичные меристемы - перицикл, прокамбий и основную ткань центрального цилиндра.

Покровные ткани древесных частей растения: цитологические особенности, происхождение, локализация.

Образование, строение и классификация семян.

43. Образование, строение и классификация плодов.

 

Плод - семя с околоплодником. Нормальный плод образуется из завязи: из семяпочки - семя, из стенок завязи - околоплодник. Последний состоит из 3 слоев: наружный - экзокарп, средний мезокарп, внутренний - эндокарп. Экзокарп - тонкий, 1-2 слоя клеток. Мезокарп - сочный, мясистый, клетки паренхимные. Эндокарп - косточка или соковые мешочки.

Наружные и внутренние слои могут образовывать выросты, ниши, волос­ки, одревесневать, что способствует распространению плодов (летучки, кры­латки).

Околоплодники пронизаны развитой системой проводящих пучков. Это видно на плодах люффы(мочалка), в стенках коробочки мака. Незрелые богаты хлоропластами; зрелые - окрашены антоцианом (вишня, слива), или хромопла­стами (томат, рябина).

Классификация плодов. Эволюционная - по типу строения гинецея:.

1. Апокарпии - из цветков с апокарпным гинецеем и верхней завязью, наибо­лее древние апокарпии: многолистовка (лютик, пион); многоорешек – сухие (лютик); цинародий (липовые); земляничина (фрага); сочные апокарпии (многокостянка).

2. Монокарпии – монокарпный гинецей; всегда с верхней завязью. Образуется из апокарпиев в результате редукции всех плодиков, кроме одного. Характерны для розид, ранункулид: боб, однолистовка (дельфиниум); однокостянка (персик, абрикос, слива); одноорешек (манжетка, кровохлёбка, репяшок).

3. Ценокарпии – из цветков с ценокарпным гинецеем – основа – сложный пестик. Ценокарпный плод может быть разделён перегородками, соответсвующими перегородкам сложного пестика (двух-, трёх-, многогнёздный плод). Иногда гнёзда полностью изолированы и плод легко распадается на отдельные членики (у крестоцветных). Сухие ценокарпные плоды бывают вскрывающиеся, невскрывающиеся, распадающиеся продольно. Сочные обычно не распадаются: ягода, яблоко, тыквина, гесперидий (железистый экзокарпий, губчатый мезокарпий и разросшийся эндокарпий – у цитрусовых). Иногда ценокарпии распадаются на отдельные доли – мерикарпии, а сам плод схизокарпный. Например, у зонтичных – вислоплодник, при созревании распадается на два мерикарпия, нависающих на кариофоре. У бурачниковых и губоцветных – плод – ценобий – схизокарпный, состоит из 4-х долей, называемых эремами.

4. Псевдомонокарпии – внешне похожи на монокарпии, образуются из гинецея, в котором сначала закладывается два или большее число плодолистиков, но развивается только один, поэтому плод обычно одногнёздный с одним семязачатком (орех, зерновка, семянка, мешочек).

СОПЛОДИЯ. Образуются из соцветия, в котором плоды срастаются между собой. При созревании отделяются целиком (инжир, шелковица, малина).

По происхождению плоды могут быть истиные и ложные. Истиные –околоплодник образуется из стенок завязи.

Ложные - в образовании околоплодника принимают участие другие части цветка (цветоложе).

Заключение: Согласно Государственной Фармакопее Х1 (1987) диагностическое значение при анализе плодов имеют цвет, характер поверхности околоплодника, размеры (длина, толщина, поперечник плода), запах, вкус, число гнезд в плоде, наличие эфиро-масличных каналов, вместилищ.

При микроскопической диагностике обращают внимание на форму и строение клеток эпидермиса, на ниличие и особенности строения волосков; в мезокарпии важное значение имеет наличие механических элементов, их форма и расположение, число и расположение эфирно-масличных канальцев, проводящих пучков, наличие кристаллических включений, форма клеток паренхимы и др.

При анализе семян отмечают их форму, размеры, характер поверхности, цвет, запах, вкус, форму, размеры и расположение зародыша, наличие и форму рубчика или семяшва и др. На микропрепаратах обращают внимание на характер и строение семенной кожуры, величину и форму запасной питательной ткани, форму и строение зародыша – семядолей, корешка, стебелька, почечки. Наиболее важное диагностическое значение имеет семенная кожура, которая состоит из нескольких слоев характерного строения: механический слой – из вытянутых элементов типа волокон или из изодиаметрических клеток. Для некоторых семян характерно наличие слизи в эпидермальных клетках кожуры, для других – пигментного слоя, а также форма клеток эндосперма, запасное питательное вещество и кристаллические включения.

 

44. Соцветия, их биологическое значение.

СОЦВЕТИЯ - группа цветков на общем цветоносе.

Ботрические (моноподиальные) - главная ось не ограничена в росте. Цветение в восходящем порядке. Различают простые - кисть, щиток, колос, поча­ток, сережка, головка, зонтик, корзинка, и сложные - сложный колос, метелка, сложный зон­тик, сложный щиток.

Симподиальные (циммозные) - ограничен рост главной оси (как у побегов): монохазий (завиток, извилина), дихазий (гвоздичные), плейохазий (молочайные).

Тирсы – сложные соцветия, разветвленные, причем степень разветвления уменьшается от основания к верхушке. Главная ось тирса нарастает моноподиально, а боковыми соцветиями являются цимоиды (конский каштан, коровяк, соцветия губоцветных, сложноцветных, березы).

 

45. Краткая история развития растительного мира на Земле.

Высшие растения появились с выходом простейших форм из воды на су­шу примерно 450 млн. лет назад.

Первыми наземными растениями были псилофиты или риниовидные. Они имели относительно простое строение, представляли небольшие, дихотомиче­ски ветвящиеся стебельки с листовидными выростами шиловидной или кони­ческой формы, на которых имелись устьица.

На кончиках ветвей стебелька развивались примитивные, в виде простых мешочков, спорангии. Вместо корней имели ризоиды, дихотомически раз­ветвленные до тонких веточек. Псилофиты вымерли. Только ископаемые фор­мы (Горнея-Ногпеа, Риния-Rhynia) дают возможность судить о строении и жиз­ни древнейших родоначальников наземных растений.

Жизнь растений на суше обусловила многоклеточность их организма, диф­ференциацию клеток на ткани, формирование специализированных органов - стеблей, корней, листьев, усложнение органов полового размножения, обес­печивающее развитие зародыша, ярко выраженную смену ядерных фаз и чере­дование полового (гаметофита) и бесполого (спорофита) поколений. При этом у большинства, кроме моховидных, доминирующее положение занимает спо­рофит. У большинства представителей половой процесс зависит от водной сре­ды.

 

 

Царство Растения.

Автотрофные или иногда вторично гетеротрофные организмы. Обычно ведут прикрепленный образ жизни, всасывая воду и растворенные в ней минералььные вещества специальными органами или всей поверхностью тела. Рост не ограничен. Клетки с плотной оболочкой, состоят обычно из целлюлозы. Запасной продукт - крахмал. 3 подцарства: Багрянки (Rhodobionta), Настоящие водоросли (Phycobionta), Высшие растения (Embryobionta). Багрянки и настоящие водоросли можно объединить под названием низшие растения (Thallombionta).

 

Различия высших и низших растений:

	Thallombionta	Embryobionta
1. Гаметангии и спорангии 2.Органы и ткани 2.1.эпидерма с устьицами 2.2. стела 3. Зигота превращается в многоклеточный зародыш	одноклеточные или отсутствуют отсутствуют (слоевище) нет   нет нет	Многоклеточные   есть есть   есть да

 

Систематика

Надцарство Эукариоты, или Ядерные (лат. Eucaryota)

Царство Растения (лат. Plantae)

Подцарство Водоросли (лат. Phycobionta)

Отдел Зелёные водоросли (лат. Chlorophyta)

 

Отдел Эвгленовые водоросли (лат. Euglenophyta)

1кл, чаще 2 жгут, плотн или элластичн пелликула, 1 ядро с закрытым митозом и конденсированными хромасомами, пластиды им разнообр форму и окруж плотноприлегающим слоем эпс, хлорофилл a,b + ß-каротин + ксантофиллы + др, есть пиреноид, прод ассимиляции парамилон – полимер глюкозы, у нек есть стигма – глазок из ß-каротина, половое размнож не выявл, питан фототрофн, сапротрофн (у нек голозойное – заглатывание рот апп), смешанное,

Отдел Золотистые водоросли (лат. Chrysophyta) (часто объедин с бурыми) однокл.

Отдел Жёлто-зелёные водоросли (лат. Xanthophyta)

Отдел Диатомовые водоросли (лат. Bacillariophyta)

Отдел Динофитовые водоросли (лат. Dinophyta=Pyrrophyta)

Однокл, чаще с 2 жгут,планктон в осн морской, авто-, гетеро и миксотрофы, плотная целлюл кл стенка – тека + пелликула под ней, хлорофилл a,c + ɑ,ß-каратиноиды + бурые пигменты (фукоксантин, перидинин), запас во-ва – крахмал, жирное масло, размнож: преимущ вегет и беспол (разного рода споры), половое размнож у нек (изогамия)

Отдел Криптофитовые водоросли (лат. Cryptophyta)

Отдел Бурые водоросли (лат. Phaeophyta)

В осн бентосные, саргассовые – вторично плактон. Многокл. Архаичн – одно или многорядн нити, ост им крупн и расчлен таллом. Им слизист кл стенки с целлюл и альгиновыми к-тами, пектиновый слой+альгин – натриевая соль. Матрикс им полисах фукоидан. Им включения – физоды – пузырьки с большим содерж полифенолов. Обычно мелк дисковидн пластиды без пиреноидов, реже лентовидные и пластинчатые с пиреноидом. Ксантофилл (фукоксантин) + хлорофиллы а,с + ß-каротин. Осн запас прод – полисахарид ламинарин (отклад в цитоплазме), спирт маннит, жиры. 2n преоблад. Размнож вегет (с пом частей таллома), беспол (2жгут и неподвижн споры), полов (изогамия, гетерогамия, оогамия – 2жгут). Зигота прораст без периода покоя. Часто смена поколений изо или гетероморфная. Вид: ламилария, фукус.

Роль в биогеоценозах 1.пища 2. Обр почвы 3. Круговорот кремния и кальция 4. Фотосинтез 5 очистка (+ сточн воды) 6. Индикаторы чистоты, солености 7. Почвообр 8. Удобр 9. Агар 10. Альгин клеящ св-ва, бумага выделка кож, ткани (таблетки, хирург нити) 11. Водоросли участвуют в образовании некоторых типов лечебных грязей.12.Биотопливо 13. В исследовательских работах

Подцарство Багрянки (Rhodobionta). Багрянки сходны с цианобактериями набором пигментов (хлорофилл а, d, фикоцианин, фикоэритрин) и отличаются этим от всех других расте­ний. Запасное вещество у них - особый багрянковый крахмал. Клеточная оболочка содержит особые пектиновые вещества, используемые человеком под названием агар-агар в микробиологии и кондитерской промышленности.

Тело багрянок - слоевище (таллом), в виде многоклеточных нитей, образующих псевдопаренхимные пластинки. К субстрату прикрепляются ри­зоидами. Самые глубоководные обитатели морей.

Размножение вегетативное, половое и бесполое. Характерная особен­ность цикла развития - отсутствие жгутиковых стадий, споры и гаметы всегда неподвижны, переносятся током воды.

Подцарство включает один отдел - Rhodophyta, насчитывает около 4 тыс. видов.

Типичные представители - порфира, немалион, каллитамнион. Расс­мотрим половое размножение багрянок на примере немалиона, обитающего в Черном море. Таллом этой водоросли состоит из тонких нитей, скреп­ленных в пучки. Оогоний бутыльчатой формы и называется карпогоном. Яйцеклетка созревает в расширенной его части - брюшке. Верхняя часть карпогона называется трихогиной. В многочисленных антеридиях созрева­ют неподвижные мужские гаметы - спермации. С током воды они пассивно перемещаются, прилипают к трихогине, протопласты спермация и яйцек­летки сливаются. Из образовавшейся зиготы формируется карпоспора, да­ющая начало новому растению. Бесполое размножение осуществляется тет­распорами.

Морские, прикреплённые, хлорофилл a, d + каротиноиды + фикобилипротеиды (фикоэритрины, фикоцианины+аллофикоцианин), прод ассим – багрянковый крахмал (откладывается вне связи с пластидами), им псевдопаренхимные талломы (переплетение нией), им слизист покр (вход в сост агар и каррагинан), кл стенка 2-слойн (пектин – наружн, гемицелл - внутр) + нек отклад карбонат кальция, 1 или много ядерн, пластиды многочисл в виде зёрен или пластинок. Размнож вегет, полов обр карпоспоры 2n (оогамия, жен пол орган – карпогон развив на карпогониальной ветви– сост из расшир брюшка, и отростка - трихогины, муж – антеридии – милекие бесцв кл без жгут- спермации) и беспол (n-тетраспоры). Вид: порфира (Porphyra)

 

Подцарство Настоящие водоросли - Phycobionta. Содержит несколько отделов, из которых нами рассматриваются 4: диатомовые, бурые, зеленые и харовые водоросли.

Общая характеристика: низшие фототрофные растения, обитающие пре­имущественно в воде. Тело представлено слоевищем (одноклеточным, мно­гоклеточным или колониальным) без расчленения его на органы и ткани.

Отдел Диатомовые водоросли - Bacillariophyta. Резко отличаются от остальных групп водорослей наличием твердой кремнеземной оболочки (панциря). Одноклеточные или колониальные виды. Целлюлозная оболочка отсутствует. Панцирь состоит из двух половинок - эпитеки и гипотеки. Хлоропласты в виде зерен или пластинок. Пигменты - хлорофилл, каротин, ксантофилл, диатомин. Запасной продукт - жирное масло. Размножение - вегетативное и половое. Живут повсеместно в морях и пресных водоемах. Представитель - пиннулярия.

 

Однокл, им фрустулу (кремнезёмный панцирь), сост из эпитеки (большая часть - крышечка) и гипотеки + пелликула, из кот панцирь и обр. Одиночн или колонии, почти все автотрофы, но есть гетеротр. Планктон, бентос. Есть центрические (симметричные), пеннатные (биллатерально-симметрич), кот спос к активн передвиж, но не им жгут. Пластиды разл по форме, с пиреноидами или без (у мелких). Хлорофилл а, с + ß,Ɛ-каратины + бурые ксантофиллы (фукоксантин, диатоксантин, и др.). запас прод – жирное масло, полисахариды (хризоламинарин, валютин). Размнож вегет (дел кл по створкам надвое), полов (изогамия, оогамия). Все диатомеи 2n, n-только гаметы.

 

 

Отдел Бурые водоросли - Phaeophyta. Многоклеточные обитатели морей, самые крупные из известных водо­рослей, иногда до 60 м длиной.

Клетки имеют ядро, одну или несколько вакуолей, оболочки сильно ослизняются. Хлоропласты окрашены в бурый цвет (пигменты: хлорофилл а и с, каротин, ксантофилл, фукоксантин). Запасной продукт - ламинарин, маннит и жиры. Размножение вегетативное, половое и бесполое с четким чередованием поколений по изоморфному или гетероморфному типу.

Представители – ламинария, фукус.

Отдел Зеленые водоросли - Chlorophyta. Самый большой отдел среди водорослей, около 5 тыс. видов. Представители его весьма разнообразны по внешнему виду: одноклеточные, многоклеточные, сифональные, нитчатые и пластинчатые. Обитают в пресной или морской воде, а также на почве.

Отличительный признак - пигментный состав практически такой же, как и у высших растений (хлорофилл а и в, каротиноиды). Хлоропласты имеют двухмембранную оболочку, разнообразны по форме, могут быть пи­реноиды. Оболочка клетки состоит из целлюлозы и пектиновых веществ. Встречаются подвижные формы, имеющие ундулиподии. Запасное вещество - крахмал, редко масло.

Представители: хламидомонада - одноклеточная водоросль, половой процесс изогамный. Спирогира - нитчатая водоросль. Половой процесс - конъюгация. Каулерпа - неклеточное строение (сифональное), внешне напоминающее стеблевые растения. Представляет собой гигантскую клетку с вырос­тами длиной иногда до 50 см, имеющую единый протопласт с непрерывной вакуолью и многочисленными ядрами.

 

Однокл, сифональн, многокл, нитчат, пластинчат. В осн пресн, есть морс и наземн. Хлорофилл а,b, каротины. пиреноиды есть или нет. Кл одно и многоядерные. Целлюлозно-пектин обол., редко только с пелликулой. Изо, гетероморфы. Запас – крахмал внутри пластид, иногда масло. Прим: хламидоманады, вольвокс, хлорелла, спирогира, харовые. Размнож вегет (деление на автоспоры), половое (изогамия, реже гетеро и оогамия (обр ооспора), 2, 4, многожгут). Конъюгация у нитчатых спирогир.

Типы жизненных циклов зелёных водорослей: 1.Гаплофазный – водоросли развиваются в гаплоидном состоянии, диплоидная только зигота (с зиготической редукцией). Гапл споры (беспол размнож). Гаметы(n) – слиян – зигота (2n) – покой – прорастает после редукции числа хромосом – гаплоидные проростки. Большинство водорослей 2.Диплофазный – водоросль диплоидна, а гаплоидный гаметифит (диатомовые водоросли, сифоновые из зел, циклоспоровые из бурых).Талломы – 2н. Размнож – пол и вегет. Перед обр-ем гамет – мейоз – копуляция гаплоидных гапл гамет – зигота 2н. Гаметич редукция. 3.Гаплодиплофазные – водоросли имеет гаплоидный гаметофит, гаметы объединены попарно – зигота, которая прорастает диплоидным талломом, на которых споры. Спорическая редукция. М.б. гаплодиплофазн жизн цикл с соматической редукцией (реже)

 

 

Отдел Харовые водоросли - Charophyta. Многоклеточные, расчлененные на части, внешне похожие на высшие растения. Размножение вегетативное и половое (оогамное). Оогоний имеет характерное строение, с оболочкой из 5 спирально закрученных клеток, на верхушке образующих коронку. Антеридий шарооб­разный. Зигота после периода покоя прорастает в новое растение. Представитель – хара ломкая.

Значение водорослей. Огромная роль в создании органических веществ и кислорода на пла­нете, в круговороте веществ, а также в питании обитателей водоемов. Могут осуществлять самоочищение вод. Многие водоросли - индикаторы загрязнения местообитаний. Могут использоваться в качестве продуктов питания для человека и сельскохозяйственных животных, а также в качестве удобрений. Используются для получения агар-агара, альгината натрия (клей). В медицине используются ламинария, фукус, спирулина.

 

Экологические группы грибов

1. Почвенные - минерализация органических веществ, образование гумуса - шляпочные грибы, микоризообразователи; копрофилы - на богатых перегноем почвах.

2. Хищные – могут быть сапрофитами, питаться нематодами - мелкими круглыми червями.

3. Ксилофилы - разрушители древесины, среди них домовые грибки

4. Водные грибы

5. Грибы - паразиты животных и растений

Значение грибов. Играют большую роль в круговороте веществ в природе - в разложении ос­татков животных и растений, попадающих в почву, образование в почве орга­нического вещества, повышают плодородие почвы, широко используются в пищу, для получения антибиотиков, лимонной кислоты. Грибы рода фузариум продуцируют ростовое вещество - гибереллин, использующийся в сельском хозяйстве. Грибы находят применение в медицине. Издавна исполь­зуются склероции спорыньи. Кроме того, исследованиями последних лет уста­новлено наличие БАВ (витамины, микроэлементы) в шампиньонах, опятах, груздях и др., что объясняет их промышленную культуру (шампиньоны). Уста­новлено также, что мухомор наряду с известным алкалоидом мускарином со­держит ряд ценных лекарственных веществ, обладающих противовоспалитель­ным и антисептическим действием. Из грибов паразитов насекомых, получают боверин и триходермин, используют для борьбы с вредными насекомыми. Широко применяются грибы в хлебопечении, виноделии. Однако они прино­сят и вред: паразиты растений вызывают потерю урожая и порчу с/х продук­тов. Наносят вред лесному хозяйству, разрушают деревянные постройки. Многие вредят здоровью людей и животных. Известны возбудители кожных заболеваний (лишай, парша, дерматиты), являются причиной хронического гайморита. Очень опасны микотоксикозы, связанные с отравлением пищевых продуктов токсинами грибов.

ОТДЕЛ ГОЛОСЕМЕННЫЕ

Голосеменные - Pinophyta (Gymnospermae) - высшие архегониальные, семен­ные растения. Родоначальником их считаются семенные папоротники, кото­рые вымерли в конце каменноугольного периода в связи с похолоданием. В отличие от споровых растений, голосеменные размножаются семенами, кото­рые развиваются в семяпочке. Семена имеют зародыш и эндосперм - запас пи­тательных веществ для зародыша. Зародыш развивается из зиготы. Эндосперм формируется из мегаспоры до оплодотворения - материнского происхожде­ния. Играет большую роль в выживаемости растений. Покровы семяпочки (интегументы) защищают зародыш от неблагоприятных условий, затем ста­новятся покровами семени. Семена не имеют околоплодника, расположены на чешуях шишки открыто. Наличие зародыша, эндосперма и интегументов - важнейшие приспособления голосеменных к наземно­му образу жизни.

Строение голосеменных. Обычно это древесные или кустарниковые формы. Имеется стержневой корень с клубеньками или микоризой, листья (хвоинки) мелкие, мно­гочисленные, (в отличие от папоротниковых), только у саговниковых со­храняются крупные листья. Хвоинки живут от 2 до 5 лет, отпадает только часть, поэтому растения вечнозеленые.

Стебель имеет моноподиальное ветвление. Побеги двух типов:

1) удлиненные (с чешуйками)

2) укороченные (образуются в пазухах чешуек) - как правило, закрываются листьями.

Побеги заканчиваются шишками или стробилами. Стробилы, как правило, однополые, а растения однодомные (могут быть и двудомные - саговник).

Мужские стробилы состоят из оси и микроспоролистиков, формируются у основания молодых побегов, в пазухах чешуек (вместо укороченных побе­гов).

Женские образуются на верхушках удлиненных весенних побегов. Процесс оплодотворения у древнейших представителей (саговник) осуществляется сперматозоидами, передвигающимися с помощью жгутиков в жидкой пыль­цевой трубке; у современных – спермиями без жгутиков, передвига­ющихся к яйцеклетке по пыльцевым трубкам - половой процесс независим от водной среды.

У голосеменных выражена смена поколений: бесполое - все растение, поло­вое - сильно редуцированный мужской и женский гаметофиты, развиваются раз­дельно: женский гаметофит формируется из мегаспоры внутри семяпочки, кото­рая представляет видоизмененный мегаспорангий, мужской гаметофит - проросшая пыльца, совершенно отсутствует антери­дий.

Широко распространены по земному шару.

Классификация еще не стабилизирована. Чаще всего разделяют на 6 клас­сов:

1) Семенные папоротники

2) Саговниковые

3) Беннетитовые

4) Гнетовые

5) Гинкговые

6) Хвойные

Семенные папоротники - Pteridospermae - вымершие. Известны только как ископаемые. Произошли от разноспоровых папоротников. Переходная группа от папоротниковых к голосеменным. С папоротниками их сближает строение и внешний вид листьев, с голосеменными - наличие семезачатков и семян; вторичный прирост стебля.

Класс Саговников - Cycadopsida объединяет около 20 видов ныне живущих, распространены в тропических и субтропических областях Восточной Азии, Австра­лии, Африки, Америки. Медленно растущие деревья, до 20 м высотой, живут до 1 тыс лет. Стебель не ветвистый, колонновидный. Имеют крупные перисто-рассеченные листья до 3 м. Сердцевина сильно развита, в ней запасаются ог­ромные количества крахмала, издавна используются для изготовления кру­пы. Имеются крупные стробилы; женские до 10 кг, используются в пищу; муж­ские собраны небольшими группами; оплодотворе­ние еще связано с водой. Сперматозоиды многожгутиковые. Прекрасные деко­ративные растения. Представитель – саговник поникающий - Cycas revoluta.

Класс Беннетитовые – Bennettitopsida. Полностью вымерли. Имели обоеполые шишки. По строению были похожи на са­говники.

Класс Гинкговые – Ginkgoоpsida. Представлены одним видом - гинкго двулопастным – Ginkgo biloba. Вечно­зеленое дерево, высотой до 40 м, с ветвистой, густой, пирамидальной кроной. Листья черешковые, с широкой веерообразной пластинкой. Двудомное расте­ние. Микроспорофиллы собраны в сережки, располагаются по спирали на оси сережки - на их концах по 2 микроспорангия. Мегаспорофилл в виде бугорка несет по 2 семяпочки. Опыление ветром. Сперматозоиды многожгутиковые.

Семена крупные, похожи на костянку, используются в пищу. Древесина це­нится наравне с древними хвойными. Родина - Юго-западный Китай, широ­ко культивируется. Как священное дерево, известно в Китае, Японии, во всех ботаниче­ских садах - декоративное. Листья используются для приготовления лекарственных препаратов.

Класс Хвойные - Pinopsida. В современной флоре - самые многочисленные представители голо­семенных - 600 видов. Наиболее распространены в северном полушарии, образуют об­ширные хвойные леса (сосна, ель, лиственница, пихта). В основном раз­нообразие хвойных сосредоточено по периметру Тихого океана.

Возникли задолго до того, как образовались современные горы и равнины. Наиболее древний - Китайский очаг происхождения хвойных. Успех совре­менных хвойных объясняется тем, что они достигли высокого ксероморфного строения по сравнению с другими голосеменными; в зимнее время, несмотря на наличие хвои, испаряет воду в несколько раз меньше, чем оголенные по­крытосеменные - прогресс мелколистной линии эволюции.

Включают 2 под­класса: 1) кордаидиды - вымершие, 2) хвойные - Pinidae.

Травянистые не известны. Деревья и кустарники. Ветвление моноподиальное, реже симподиальное. Хвойных отличает наличие хвои, отсутствие под­вижных сперматозоидов, большинство однодомно, а не двудомно. Мужские шишки намного меньше женских. Семена снабжены пленчатым крылатым присемянником.

Подкласс Хвойные включает 7 порядков. Наиболее важны 3: Сосновые, Тиссовые, Кипарисовые.

Порядок Тиссовые - Taxales. Тисс – Taxus orientale – широко раскидистое, теневое, красивое дерево с несколькими вер­шинами. Высокое качество древесины. Ныне редкое растение. Сохранился на Кавказе, в Карпатах, Крыму, Беларуси.

Порядок Сосновые - Pinales - наиболее обширное семейство, имеющее ог­ромный ареал и представленное на всех континентах. Листья очередные, оди­ночные или собранные в пучки. Одно-, иногда двудомные. Шишки при созре­вании деревянистые, раскрывающиеся. Пыльца с воздушными мешками (редко без них). Включает 10 родов, обитающих преимущественно в северном по­лушарии (сосна, ель, пихта, лиственница, кедр и др.).

Сосна обыкновенная - Pinus sylvestris. Прямоствольное дерево до 50 м высотой, игл по 2 в пучке, корень стержне­вой. Шишки одиночные или расположены по 2-4 около верхушек побегов. Светолюбиво. В коре, древесине, листьях имеются схизогенные смоляные ходы, содержащие эфирные масла, смолы, бальзамы.

Однодомное растение. Микроспорофиллы собраны в шишках, сидящих у основания молодых ветвей. Шишка имеет ось, на которой снизу доверху по окружности сидят микроспорофиллы. На нижней стороне каждый имеет 2 микроспорангия, в которых развиваются микроспоры.

Микроспора прорастает еще в микроспорангии. При делении ее ядра обра­зуется одна антеридиальная клетка и одна вегетативная. Вегетативная клетка отмирает, а антеридиальная образует базальную и сперматогенную (генеративную) клетку, дающую два спермия. После образования этих двух клеток микроспорангий вскрывается и пыльца разносится ветром.

Женские шишки возникают на верхушках молодых побегов. На оси шишки расположены два рода чешуй: наружные бесплодные, называемые кроющими чешуями, и внутренние семенные, на верхней стороне которых в основании расположены две семяпочки (мегаспорангии). Кроющая чешуя есть стерилизо­ванный мегаспорофилл.

Семяпочка состоит из нуцеллуса и покровов (интегументов). На верхушке семя­почки находится пыльцевход. Обычно одна из клеток нуцеллуса становится материнской клеткой мегаспор. Она делится с редукцией хромосом на 4 мегас­поры, 3 верхние дегенерируют, одна сохраняется. Прорастая, мегаспора дает женский многоклеточный заросток - эндосперм. На стороне заростка, обра­щенной к пыльцеходу, образуются два архегония, в каждом по­ляризуется одна крупная яйцеклетка и 2-4 маленькие шейковые клетки.

Попав через пыльцевход на нуцеллус семяпочки, пыльца долгое время (год) остается в состоянии покоя, прилипая к нему. Через год прорастает. Базальная клетка образует пыльцевую трубку, которая внедряется в нуцеллус и растет в его ткани. Антеридиальная делится на 2: генеративную и базальную. Базальная попадает в трубку и предоставляет среду для продвиже­ния генеративной, которая дает два спермия (не сперматозоида). Пыльцевая трубка доносит их до архегониев, лопается и один спермий проникает к яйце­клетке и оплодотворяет ее. Зигота делится, образуя зародыш, который развива­ется за счет первичного эндосперма (материнского происхождения).

Созревание семян происходит в конце 2 года. Женская шишка разрастается, из красной становится зеленой, чешуи во время оплодотворения и развития семени плотно примыкают друг к другу. Зрелая шишка становится бурой, че­шуи раскрываются и семена высыпаются. Итак, подвижных сперматозоидов не существует, вместо них спермии, доносимые до архегони­ев пыльцевой трубкой, половой процесс отошел наконец от водной среды.

В качестве лекарственного растительного сырья в ГФ Х1 (1987) указаны почки сосны как отхаркивающее средство и шишки ели обыкновенной как противовоспалительное средство.

Порядок Кипариссовые – Cupressales. Деревья и кустарники; листья мутовчатые или супротивные, чешуйчатые или игловидные.

Род можжевельник – Juniperus sp. (М. обыкновенный, красный, сибирский, казачий и др.). Чешуи женской шишки мясистые, срастаются, образуя шишкоягоды, включенные в качестве лекарственного растительного сырья в ГФ Х1 под названием «плоды можжевельника», рекомендуемые как мочегонное средство.

Род кипарис: кипарис вечнозеленый (для зеленого строительства).

Класс Гнетовые – Gnetopsida. Однодомные или двудомные растения. Семяпочка одна, с 1-2 покровами, вы­тянутыми на концах в трубку, имеющую некоторое сходство со столбиком у пестичных растений. Вторичная древесина имеет сосуды; нет лестничных трахеид; смоляные ходы отсутствуют; листья супротивные; зародыши двудоль­ные. Эти признаки придают особое положение классу.

Включают 3 порядка: Эфедровые, Вельвичиевые, Гнетовые.

1. Эфедровые - Ephedrales. Ephedra equisetina – эфедра хвощевая. Небольшой кустарничек до 40 см высо­ты, похожий на хвощ, распространен в Европейской и Азиатской части. Зеле­ный ребристый членистый стебель несет незаметные чешуйчатые супротивные листья. Двудомные. Стробилы похожи на соцветия "колоски". Семяпочка заключена в особый покров, который после оплодотворения разрастается и напоминает сочный околоплодник (типа костянки). Содержит эфедрин (2-3%). Приме­няют при лечении сердечно-сосудистых заболеваний, заболеваний нервной сис­темы, бронхиальной астмы и т.д.

2. Вельвичиевые - Welwitschiales. Представлен одним видом - Welwitschia mirabilis - вельвичия удивительная, сохра­нившаяся как эндемичное растение в Анголе, юго-западной Африке. Огром­ный проросток - 2 супротивных листа по 2-3 м.

3начение хвойных. Наибольшее значение имеют шишконосные. Древесина сосны и ели - строительный материал, бумага; кора лиственницы - 10% дубильных веществ; кедровые орешки - 50% жирного масла; хвоя сосны - витамин С; эфирные мас­ла, смолы и бальзамы - скипидар, канифоль, древесный уксус, с лекарственной целью.

Эволюционное значение голосеменных. Голосеменные - крупный шаг в эволюции растительного мира. Появляется ряд признаков, позволивших голо­семенным занять значительное место в растительном покрове; наличие семя­почки, семян, дифференциация на органы; проводящая система - сосуды; преобладает спорофит (редукция гаметофита); половой процесс не свя­зан с водой.

 

57. Отдел Покрытосеменные. Основные отличительные признаки, направления эволюции.

Покрытосеменные – высший этап развития растений. Это совершенная и самая многочисленная группа высших растений, включающая примерно 250 тыс. видов. В РБ 112 семейств, 500 родов и более 1750 видов.