Тема: ВідділИ Плауноподібні,

ВСТУП

 

Вивчення флористичного багатства архегоніальних рослин України – є дуже важливим для майбутнього спеціаліста в галузі біології або лісового та садово-паркового господарства. Дисципліна „Ботаніка” покликана допомогти йому отримати необхідні знання.

Мета курсу полягає в ознайомленні з різноманіттям форм вищих рослин, їх морфологічними особливостями, як наслідком життя в наземних умовах; вивченні природного рослинного покриву. Аналіз різноманіття ознак вегетативних та генеративних структур вищих рослин проводиться в порівняльному плані, що дає можливість спостерігати споріднені зв’язки між окремими систематичними групами, виявляти вихідні таксони, що дали початок порядкам сучасних вищих рослин.

За підсумками вивчення студент повинен знати:

· теоретичні основи розділу «Архегоніальні рослини»;

· різноманіття форм архегоніальних рослин, їх морфологічні особливості, як наслідок життя в наземних умовах;

· систематичні ознаки основних порядків вищих спорових рослин;

· важливіших представників систематичних груп вищих рослин, їх видові відзнаки, використання у господарстві;

· різні форми взаємовідносин рослин між собою.

Виконання лабораторних завдань та самостійної роботи – один із найважливіших етапів засвоєння знань та навичок з даної дисципліни. Перелік питань для самостійної підготовки для кожної теми дозволить студентам самостійно підготуватися до лабораторного заняття. Метою ж лабораторного заняття є поглиблення та закріплення теоретичного матеріалу, отриманого студентом з лекційного курсу «Ботаніка» та самостійно опрацьованого матеріалу.

Дані методичні рекомендації містять чотири лабораторні роботи, короткі теоретичні відомості з кожної теми. Питання до самоконтролю знань, тестові та теоретичні питання дозволять студентові проконтролювати засвоєння навчального матеріалу з розділу ботаніки «Архегоніальні». Перелік основних літературних джерел до кожної лабораторної роботи дозволить сорієнтуватися в розмаїтості ботанічної літератури.

У методичному виданні подано матеріал стосовно систематики архегоніальних рослин у відповідності з новими даними. У додатках наведені рисунки, які допомагають засвоєнню матеріалу.

Кожен студент під час лабораторного заняття повинен навчитися описувати зовнішній вигляд, робити порівняльний аналіз видів, зарисовувати ботанічні об’єкти з натури, складати життєві цикли рослин.

Дані методичні рекомендації відповідають сучасній програмі з ботаніки, складені згідно робочої програми з курсу «Ботаніка» для студентів І курсу напрямів підготовки «Біологія» та «Лісове та садово-паркове господарство».

Лабораторне заняття № 1

Тема: Відділ Мохоподібні – Bryophyta

 

Мета заняття: вивчити характерні ознаки відділу Bryophyta, основних представників, відмітити риси пристосування мохів до повітряно-наземних та надмірно-зволожених середовищ існування. Вивчити життєвий цикл Bryophyta, підкреслити перевагу гаметофіта над спорофітом.

Обладнання: мікроскопи, бінокулярні та ручні лупи, набір інструментів, таблиці з теми, методичні вказівки.

Об‘єкти вивчення: гербарні зразки мохів; постійні мікропрепарати повздовжніх розрізів жіночих і чоловічих підставок та спорангія Mаrchantia, поперечного розрізу стебла Polytrichum commune.

Питання для самостійної підготовки

1. Загальна характеристика відділу Мохоподібні (Bryophyta), поділ на класи.

2. Клас Печіночники (Marchantiopsida), поділ на підкласи, основні порядки.

3. Будова талому маршанції (Marchantia).

4. Цикл розвитку Печіночників (Marchantiopsida) на прикладі маршанції (Marchantia).

5. Клас Листкостеблові мохи (Bryopsida), поділ на підкласи, основні порядки.

6. Характеристика сфагнових мохів (Sphagnales): зовнішній вигляд, будова стебла (каулідію) та «листка» (філідію), розташування статевих органів, спорангія, проростання спор.

7. Характеристика порядку Polytrichales: зовнішній вигляд, будова стебла та «листка», розташування статевих органів, утворення спорангія.

8. За якими морфологічними ознаками порядок Sphagnales відрізняється від Polytrichales?

9. Будова спорогона зелених мохів.

10. Зміна ядерних фаз та місце редукційного поділу в циклі розвитку мохоподібних.

11. Які риси будови та особливості життєвого циклу Bryophyta свідчать про їх близкість з водоростями?

12. Чому Bryophyta вважають самостійною тупиковою гілкою в еволюції рослин?

13. Яке покоління (фаза розвитку) переважає в циклі розвитку Bryophyta?

 

 

Виконання роботи

Завдання 1. Вивчити особливості морфологічної будови та цикл розвитку Marchantia рolymorpha.

Систематичне положення об’єкта вивчення:

 

Клас Печіночники – Marchantiopsida

Підклас Маршанцієві печіночники, або Маршанцііди – Marchantiidae

Порядок Маршанцієві – Marchantiales

Родина Маршанцієві – Marchantiaceae

Рід Маршанція – Marchantia

Вид М. звичайна – M. рolymorpha

В Україні, з понад 70 видів маршанції, поширений один вид - маршанція звичайна. Вона часто зустрічається на сирих і болотистих місцях, вогких скелях. Поширена по всій лісовій зоні. Це невеличка сланка дводомна рослина, 2-10 см завдовжки і 1-2 см завширшки, з темно-зеленим (зверху), дихотомічно розгалуженим пластинчастим таломом.

А) Вивчити зовнішній вигляд чоловічої та жіночої слані Marchantia рolymorpha.

Використовуючи лупу, роздивіться спочатку верхню частину слані, що має дрібний сітчастий рисунок. В центрі кожної ділянки виділяється блискуча пляма з темною крапкою в середині – продих з продиховою щілиною. На верхній частині слані також можна бачити виводкові кошики, що мають вигляд невеликих келихоподібних виростів. На їх дні утворюються виводкові тільця (таллідії) на мініатюрних ніжках. Піж час дощу їх змиває вода, і, потрапивши у вогку землю, вони проростають у нову слань маршанції.

На нижній поверхні слані розташовані амфігастрії та чисельні ризоїди двох типів: прості та язичкоподібні. Прості ризоїди всмоктують воду з мінеральними солями та прикріплюють талом маршанції до субстрату. По язичкоподібним здійснюється рух води до різних ділянок талому. Таким чином, за зовнішніми ознаками видно, що талом маршанції має дорзовентральну будову на відміну від радіальної, яка характерна для листкостеблових рослин.

На верхівці слані в невеликому заглиблені знайти точку росту та визначити тип галуження талому.

 

Б) Вивчити будову чоловічої та жіночої підставок на таломах Marchantia рolymorpha та на постійних мікропрепаратах.

На постійному мікропрепараті повздовжнього розрізу через чоловічу підставку (антеридіальна підставка, антеридієфор) знайти антеридій – невеличкий мішечок на короткій ніжці з одношаровою стінкою. Порожнина антеридію заповнена сперматогенною тканиною. Кожна клітина сперматогенної тканини утворює два дводжгутикових сперматозоїда.

На жіночій підставці (архегонієфор) проміж її променів розташовані архегонії, які складаються з овального черевця та витягнутої шийки. Шийка звисає донизу. Стінка архегонія одношарова. В черевці розташована яйцеклітина, в шийці – канальцеві клітини, які ослизнюються в зрілому архегонії. Після злиття яйцеклітини зі сперматозоїдом із зиготи утворюється безстатеве покоління маршанції – спорофіт, представлений спорогоном.

В) Вивчити будову спорогона Marchantia рolymorpha на постійному мікропрепараті та за таблицею.

На повздовжньому розрізі через спорогон знайти коробочку спорангія, коротку ніжку та розширену її нижню частину – стопу з гаусторією, якою вона заглиблена в тканини підставки. Також на препараті можна бачити залишки шийки архегонія. В зрілому спорангії видно округлі спори (гаплоїдні) та елатери – мертві видовжені клітини, які сприяють розпушуванню маси спор, а також викидання їх з коробочки. За сприятливих умов із спори формується протонема. З її верхівкової клітини виростає талом маршанції.

Написати систематичне положення Marchantia рolymorpha.

Зарисувати: 1. зовнішній вигляд жіночого та чоловічого таломів маршанції з виводковими кошиками та підставками;

2. повздовжній розріз через чоловічу та жіночу підставки, окремо архегоній, антеридій, спорогон (Додаток А);

3. схему життєвого циклу Marchantia рolymorpha, підкреслити домінуючу стадію, відімітити місце редукційного поділу, позначити ядерні фази.

Завдання 2. Вивчити особливості морфологічної будови та цикл розвитку Polytrichum commune.

Систематичне положення об’єкта вивчення:

 

Клас Листкостеблові мохи – Вryopsida

Підклас Брієві – Bryidae

Порядок Політрихові – Polytrichales

Родина – Polytrichaceae

Рід Політрих, або Зозулин льон – Polytrichum

Вид П. звичайний, або Зозулин льон звичайний – P. commune

Із роду політрих у флорі України представлені 8 видів. Найбільш характерний – політрих звичайний – росте густими дернинами на вогких і сирих місцях у лісах, особливо хвойних, на луках; поширений майже по всій Україні, особливо в лісових і гірських районах. Стебло пряме (20-40 см), густо вкрите цупкими лінійно-ланцетними листками.

 

А) Використовуючи ручну лупу та стеріоскопічний мікроскоп, вивчити особливості будови рослини та «листка». Для вивчення анатомічної будови «листка», від рослини, яка замочена у гарячій воді, або живого експоната, відділити голкою один-два листка та вивчити під мікроскопом. Лінійні листки Polytrichum commune загострені до верхівки, з гострими зубцями по краях, пластинка листка закінчується широкою плівчастою піхвою, що охоплює стебло. Серединна частина листка багатошарова, з боків – одношарова.

Б) Вивчаючи дернинки зозулиного льону звичайного, встановити місцезнаходження статевих органів та спорогона. Чоловічі пагони на живих рослинах відрізняються за жовто-гарячими листками на верхівці стебла, де в центрі розетки розташовані антеридії. Верхівки жіночих пагонів нічим не відрізняються від вегетативних пагонів, тому розпізнаються важче.

Вивчити мікропрепарат повздовжнього розрізу через спорогон зозулиного льону.

Спорогон складається з довгої ніжки та коробочки. Коробочка прямостояча або більш-менш косо розташована, призматична, чотири-п’ятигранна, вкрита іржасто-повстяним ковпачком, що утворюється із стінок архегонія. Коробочка складається із кришечки і урночки, нижня частина якої звужена у шийку. Усередені урночки розташована колонка, яка біля кришечки розширяється і формує епіфрагму – товстостінну перегородку. Навколо колонки розташований спорангій у вигляді циліндричного мішка. Коробочка має спеціальне пристосування для розсіювання спор – перистом, який являє собою ряд зубчиків з підковоподібних клітин, розташованих по краю урночки. Між зубцями, здатними до гігроскопічного руху, і епіфрагмою є отвори, крізь які у суху погоду висипаються спори.

Із спор виростає протонема у вигляді зеленої розгалуженої нитки. На ній утворюються бруньки, з яких з часом утворюються дорослі гаметофіти.

 

Написати систематичне положення Polytrichum commune.

Зарисувати: 1. зовнішній вигляд жіночої та чоловічої рослини;

2. розріз через спорогон, відмітивши на ньому ніжку, апофізу, колонку, спорангій, стінку урночки, епіфрагму, перистом, кришечку (Додаток А);

3. схему життєвого циклу Polytrichum commune, підкреслити домінуючу стадію, відімітити місце редукційного поділу, позначити ядерні фази.

 

Завдання 3. Вивчити особливості морфологічної будови та цикл розвитку Sphagnum.

 

Систематичне положення об’єкта вивчення:

Клас Листкостеблові мохи – Вryopsida

Підклас Сфагнові – Sphagnidae

Порядок Сфагнові – Sphagnales

Родина Сфагнові – Sphagnaceae

Рід Сфагнум – Sphagnum

Рід Sphagnum налічує близько 350 видів, поширених майже в усіх частинах світу, особливо в північній півкулі. В Україні (29 видів) сфагнові мохи поширені на Поліссі і в Карпатах, де ростуть у хвойних лісах, на торфових болотах. По долинах річок, особливо по болотах борових терас, сфагнові мохи заходять далеко на південь України.

А) Розглянути зовнішній вигляд моху. Виділити з дернини одну рослину, встановити характер розташування бокових та верхніх гілочок, листків, відсутність ризоїдів.

Каулідії сфагнових мохів галузисті, невисокі, без ризоїдів, ростуть увесь час верхівкою, а знизу відмирають, накопичуючи торф. В зв’язку з цим сфагнові мохи називають торфовими. Є ще одна назва – білі мохи: хлорофіл у них швидко руйнується, і рослини стають білуватими. Однак ця назва не завжди відповідає дійсності, бо серед сфагнових є рослини зеленого, червоного, фіолетового, бурого кольорів.

У верхній частині стебла короткі гілочки зібрані в щільну верхівкову голівку. Нижче містяться довші гілочки, які розташовані пучками (по кілька штук), більш-менш горизонтально, поверхами. Найнижчі гілочки звисають вниз уздовж каулідія.

Спорогон сфагнових мохів складається з ніжки та коробочки (містить округлу колонку та спорангій) з кришечкою, яка під час дозрівання спор відкривається, і спори розсіюються. Елатер немає.

 

Б) На малому та великому збільшенні мікроскопу вивчити будову «листка» сфагнуму, визначити його форму, наявність в ньому двох типів клітин.

Листки сфагнових мохів складаються з одного шару клітин і, на відміну від зелених мохів, не мають середньої жилки. Проте клітини листків неоднакові; спостерігається явище так званого диморфізму клітин. Одні з них живі, вузькі, довгі, ніби червоподібні, виповнені хлорофільними зернами. Це асимілюючі, або хлорофілоносні клітини. Вони затиснуті між широкими, видовжено зігнутими, більш або менш ромбоподібними клітинами, які позбавлені хлоропластів і є мертвими. Це безбарвні водоносні (гіалінові) клітини, завдяки яким сфагнуми ніколи не бувають яскраво-зеленими. Оболонки їх здебільшого мають спіральні або кільчасті потовщення і продірявлені порами. Водоносні клітини листка і стебла здатні вбирати воду і розчинені в ній мінеральні солі. Встановлено, що сфагнуми можуть вбирати і накопичувати води в 20-30 разів більше за свою масу.

Написати систематичне положення Sphagnum sp.

Зарисувати: 1. одну рослину сфагнуму зі спорогоном;

2. зовнішній вигляд листка та один сегмент з хлорофілоносними та водоносними клітинами, порами та спіральними потовщеннями оболонок водоносних клітин (Додаток А).

 

Рекомендована література

1. Еленевский А.Г., Соловьева М.П., Тихомиров В.Н. Ботаника. Систематика высших, или наземных, растений. - М.: Академия, 2004. – 432 с. – С. 37-65.

2. Жизнь растений. Мхи. Плауны. Хвощи. Папоротники. Голосеменные растения / Ред. И.В. Грушвицкого, С.Г. Жилина. – М.: Просвещение, 1978. – Т.4. – 447 с. – С. 49-96.

3. Комарницкий Н.А., Кудряшов Л.В., Уранов А.А. Ботаника. Систематика растений. - М.: Просвещение, 1975. – 608 с. – С. 178-213.

4. Миркин Б.М., Наумова Л.Г., Мулдашев А.А. Высшие растения: краткий курс систематики с основами науки о растительности. – М.: «Логос», 2001. – 264 с. – С. 17-27.

5. Нечитайло В.А., Кучерява Л.Ф. Ботаніка. Вищі рослини. - К.: Фітосоціоцентр, 2001. – 432 с. – С. 128-142.

6. Рейн П., Эверт Р. Современная ботаника. - М.: Мир, 1990. – Т. 1. – С. 260-279.

7. Хржановский В.Г. Курс общей ботаники. Часть 2. – М.: Высшая школа, 1976. – 480с. – С. 94-105.

8. Яковлев Г.П., Челомбитько В.А. Ботаника. - М.: Высшая школа, 1990. – 367с. – С. 163-167.

 

Лабораторне заняття № 2

Питання для самостійної підготовки

1. Загальна характеристика відділу Плауноподібні (Lycopodiophyta), поділ на класи.

2. Вимерлі групи плауноподібних, їх будова, час розквіту, значення.

3. Роль плауноподібних в природі та житті людини.

4. Яке співвідношення спорофіта та гаметофіта в життєвому циклі Lycopodiophyta?

5. Характерні особливості анатомічної будови сучасних плауноподібних. Чи властивий їм вторинний ріст?

6. Клас Плауновидні (Lycopodiopsida). Характерні ознаки класу: морфологічна характеристика рослин (зовнішній вигляд, типи галуження, характер листкорозташування, тип кореневої системи, розташування спорангіїв на спорофілах, будова спор…) та анатомічна будова стебла.

7. Проростання спор та утворення заростків. Цикл розвитку рівноспорових плаунів та місце редукційного поділу на прикладі плауна булавовидного (Lycopodium clavatum).

8. Клас Молодильниковидні (Isoetopsida). Основні морфологічні та анатомічні особливості.

9. Особливості циклу розвитку різноспорових плаунів на прикладі плаунка (Selaginella).

10. Загальна характеристика хвощеподібних (Equisetophyta), поділ на класи.

11. Викопні Equisetophyta, особливості їх будови, в яку геологічну епоху вони були особливо розповсюджені?

12. Сучасні Equisetophyta: зовнішній вигляд, галуження, характер розвитку листків та їх розташування, підземні органи на прикладі Equisetum arvense.

13. Анатомічна будова стебла Equіsetum arvense.

14. Утворення та будова стробіла (спороносного колоска), розташування спорангіїв, будова та розташування спор.

15. Проростання спор та утворення заростків. Фізіологічна різноспоровість. Цикл розвитку Equіsetum arvense, місце редукційного поділу.

 

Виконання роботи

Завдання 1. Вивчити особливості морфологічної, анатомічної будови та цикл розвитку рівноспорового плауна на прикладі плауна булавовидного – Lycopodium clavatum.

 

Систематичне положення об’єкта вивчення:

Відділ Плауноподібні, або Лікоподіофіти – Lycopodiophyta

Клас Плауновидні, або Лікоподіопсиди - Lycopodiopsida

Порядок Плаунові – Lycopodiales

Родина Плаунові – Lycopodiaceae

Рід Плаун – Lycopodium

Види: П. булавовидний – L. clavatum

 

Нині вимерлі представники відділу були деревами, які досягали іноді великих розмірів (Додаток Г). Однак сучасні – це тільки трави. Й сучасні, й викоплні плауни мають мікрофіли; цей тип листків – найхарактерніша риса відділу.

До порядку Плаунові Lycopodiales відносяться сучасні трав’янисті рослини. Спори в них завжди однакової величини (ізоспори), а листки без язичка (лігули). Стебла дихотомічно розгалужені, густо вкриті дрібними вузькими листками – філоїдами, розміщеними спірально або супротивно. Корені додаткові, дихотомічно розгалужені. Коренева система первинно-гоморизна. Спорофіли зібрані в стробіли, рідше – розсіянні по стеблу. Біля основи спорофіла з зовнішнього боку міститься спорангій.

Lycopodium clavatum росте переважно в соснових лісах і має великий ареал, що охоплює майже всю лісову зону Європи, Азії та Північної Америки. В Україні південна межа його поширення доходить до Харкова, Полтави і Києва, а по долинах річок він заходить навіть у степову зону (наприклад, є в соснових лісах долини р. Самари). Цей плаун – багаторічна вічнозелена рослина з повзучим, довгим, дихотомічно розгалуженим стеблом, з висхідними, також вилчасто розгалуженими пагонами, черговими, лінійними або лінійно-ланцетними цілокраїми листками. Від основи лежачого стебла по всій його довжині виникають дихотомічно розгалужені корені.

Визначити напрямок росту пагонів, спосіб галуження, розташування та форму листків Lycopodium clavatum.

Вивчити будову стробілів (спороносних колосків), які розташовані на довгих ніжках. Колосок циліндричної форми, складається з осі та спорофілів.

Виділити один спорофіл, приготувати тимчасовий мікропрепарат, вивчити будову спорофіла та спорангія. Спорофіли жовті, широкояйцеподібні, з довгою загостреною верхівкою, на зовнішньому боці спорофіла розташований ниркоподібний одногніздний спорангій з великою кількістю дрібних жовтих спор. Спори тетраедричні з трьохпроменевим рубцем. Будову спор треба вивчати при великому збільшенні.

Ознайомитися з анатомічною будовою представників порядку Плаунові Lycopodiales.

Анатомічна будова стебла різна (в деталях) у різних видів, але всім їм властива досить велика стела, що міститься в центрі стебла і оточена корою та епідермісом з більш або менш потовщеними стінками. За ендодермою йде перицикл і стела – плектостела, що складається з ксилеми, розділеної на окремі паралельні пластинки у флоемі, тобто побудована загалом за концентричним типом, як і протостела.

Вторинний ріст не властивий плаунам. Верхівковий ріст здійснюється внаслідок поділу клітин на кінці стебла, тому що диференціації конуса наростання на корпус і туніку тут ще немає.

Зарисувати: 1. зовнішній вигляд Lycopodium clavatum зі стробілами;

2. спорофіл зі спорангієм та спору;

3. гаметофіт з антеридіями, архегоніями, ризоїдами та міцелієм грибів;

4. схемужиттєвого циклу (Додаток Б).

Завдання 2. Вивчити особливості морфологічної, анатомічної будови та цикл розвитку різноспорового плауна на прикладі плаунка плауновидного – Selaginella selaginoides.

Систематичне положення об’єкта вивчення:

Відділ Плауноподібні, або Лікоподіофіти – Lycopodiophyta

Клас Молодильниковидні, або Ізоетопсиди – Isoetopsida

Порядок Плаункові– Selaginellales

Родина Плаункові – Selaginellales

Рід Плаунок – Selaginella

Вид П. плауновидний – S. selaginoides

Стебла у представників порядку Плаункові Selaginellales, як правило, дихотомічно розгалужені, здебільшого довгі. Листки однакові або різні за розмірами (гетерофілія), з язичками (лігулами). У деяких видів дихотомічно розгалужені додаткові корені мають особливі кореневі підставки, або ризофори. Сперматозоїди дводжгутикові. Мегаспор в мегаспорангії від однієї до чотирьох. Жіночі гаметофіти фотосинтезуючі.

Рід Плаунок (Selaginella) налічує тепер близько 700 видів, поширених переважно у вологих тропічних лісах як наземні трави, епіфіти, ліани. Це рослини, різні за розміром (від 5-10 см до кількох метрів у сланких форм) і загальним виглядом. Кілька видів є позатропічними і субарктичними, вони ростуть у мохових тундрах і торфовищах. У флорі України в Карпатах зустрічаються тільки 2 види: плаунок швейцарський (S. helvetica) і плаунок плауновидний (S. selaginoides) – зникаючі види, внесені в Червону книгу України (1996).

Ознайомитися з анатомічною будовою представників порядку Плаункові Selaginellales.

Анатомічна будова стебла характеризується такими особливостями: епідерміс не має продихів; під епідермісом лежить гіподерма, складена з механічних клітин. Далі йде кора, побудована з паренхімних і видовжених хлорофілоносних клітин, між якими є великі повітряні порожнини. У центрі стебла містяться декілька або одна стела (здебільшого протостела) оточена перициклом і ендодермою. Вона має ксилему з драбинчастих трахеїд або навіть трахей, оточену флоемою, утвореною ситовидними трубками і лубом. З корою стела сполучена особливими нитками – трабекулами.

Визначити напрямок росту пагонів, спосіб галуження, розташування та форму листя Selaginella selaginoides.

На постійному мікропрепараті вивчити будову повздовжнього розрізу спороносного колоска плаунка.

Зарисувати: 1. зовнішній вигляд Selaginella selaginoides зі стробілами;

2. повздовжній розріз через спороносний колосок;

3. схемужиттєвого циклу плаунка (Додаток Б).

 

Рекомендована література

1. Еленевский А.Г., Соловьева М.П., Тихомиров В.Н. Ботаника. Систематика высших, или наземных, растений. – М.: Академия, 2004. – 432 с. – С. 74-89, 93-101.

2. Жизнь растений. Мхи. Плауны. Хвощи. Папоротники. Голосеменные растения / Ред. И.В. Грушвицкого, С.Г. Жилина. – М.: Просвещение, 1978. – Т.4. – 447 с. – С. 99-122, 131-146.

3. Комарницкий Н.А., Кудряшов Л.В., Уранов А.А. Ботаника. Систематика растений. – М.: Просвещение, 1975. – 608 с. – С. 225-240, 241-250.

4. Миркин Б.М., Наумова Л.Г., Мулдашев А.А. Высшие растения: краткий курс систематики с основами науки о растительности. – М.: «Логос», 2001. – 264 с. – С. 29-33, 33-36.

5. Нечитайло В.А., Кучерява Л.Ф. Ботаніка. Вищі рослини. – К.: Фітосоціоцентр, 2001. – 432 с. – С. 145-153, 154-158.

6. Рейн П., Эверт Р. Современная ботаника. – М.: Мир, 1990. – Т. 1. – С. 292-298, 298-302.

7. Хржановский В.Г. Курс общей ботаники. Часть 2. - М.: Высшая школа, 1976. – 480с. – С. 109-114, 114-118.

8. Яковлев Г.П., Челомбитько В.А. Ботаника. – М.: Высшая школа, 1990. – 367с. – С. 168-169, 170-171.

Лабораторне заняття № 3

ТЕМА: ВІДДІЛ ПАПОРОТЕПОДІБНІ, АБО ПОЛІПОДІОФІТИ - POLYPODIOPHYTA

 

Мета заняття: вивчити будову та способи розмноження папоротеподібних, простежити за зміною поколінь у гетероморфному життєвому циклі, відмітити еволюційне значення появи різноспоровості, ознайомитися з основними представниками відділу.

Обладнання: мікроскопи, бінокулярні та ручні лупи, набір інструментів, таблиці з теми, методичні вказівки.

Об‘єкти вивчення: постійні мікропрепарати сорусів та заростків папоротей; гербарні зразки або живі рослини Polypodiophyta.

 

Питання для самостійної підготовки

1. Загальна характеристика Polypodiophyta, поділ на класи.

2. Викопні Polypodiophyta як предки сучасних папоротей, геологічний час їх появи та розквіту.

3. Характерні ознаки сучасних папоротей: зовнішній вигляд, характеристика росту, особливості будови листків.

4. Анатомічна будова кореневища папороті (на прикладі орляка звичайного – Pteridium aquilinum).

5. Форма сорусів, їх розташування у різних видів папоротей, утворення та будова спорангіїв, спор.

6. Проростання спор, розвиток та морфологія заростків папоротей. Рiзноспоровість та рівноспоровість.

7. Цикл розвитку рівноспорових папоротей на прикладі чоловічої папороті (Dryopteris filix-mas). Місце редукційного поділу.

8. Цикл розвитку різноспорових папоротей на прикладі сальвінії плаваючої (Salvinia natans).

 

Виконання роботи

Завдання 1. Вивчити особливості морфологічної будови одного з видів папоротей.

 

Систематичне положення об’єктів вивчення:

 

Клас Папоротевидні, або Поліподіопсиди – Polypodiopsida

Підклас Поліподііди – Polypodiidae

Порядок Поліподієві, або Багатоніжкові – Polypodiales

Родина Безщитникові – Athyriaceae

Вид Безщитник жіночий, або Жіноча папороть – Athyrium filix-femina

Родина Щитникові, або Аспідієві – Dryopteridaceae, або Aspidiaceae

Вид Щитник чоловічій, або Чоловіча папороть – Dryopteris filix-mas

Родина Деннштедтієві, або Гіполепісові – Dennstedtiaceae, або Hypolepidaceae

Вид Орляк звичайний – Pteridium aquilinum

Папоротеподібні – викопні і сучасні трав’янисті та дерев’янисті (в тропіках) рослини, здебільшого наземні або епіфіти, рідше водяні. У циклі їх розвитку пануючим є спорофіт, як і в усіх вищих рослин, за винятком мохоподібних. Він має розвинуті додаткові корені, стебло найчастіше у вигляді кореневища зі слабко вираженими міжвузлями і здебільшого великі перисто-складні листки, що називаються вайями. Характерною рисою папоротеподібних є утворення листкових проривів (лакун), які виникають у місті відходження судинних пучків із стебла в листки. Коренева система первинно-гоморизна, як і у плаунів та хвощів.

Папоротеподібні належать до найбільш давніх груп вищих рослин. Хоч тепер вони відіграють меншу роль ніж у минулі геологічні періоди, проте і нині налічують близько 300 родів і понад 12000 видів. В Україні у природному стані є 57 видів з 27 родів і 16 родин.

 

Розглянути зовнішній вигляд наданих папоротей, провести їх порівняльний морфологічний аналіз. Більш детально вивчити один з видів, скласти короткий опис, відмітити основні морфологічні ознаки:

- величину, форму та ступінь розсіченості листка (вайї);

- місце розташування та форму сорусів;

- спосіб прикріплення та форму покривальця (індузія).

У чоловічої папороті пластинка листка еліптична, видовжена, двічіперисторозсічена. Сегменти першого порядку загострені, розташовані одна за одною. Сегменти другого порядку з зубчастими краями та тупою верхівкою. На нижній поверхні листків вздовж середніх жилок сегментів другого порядку рядками розташовані соруси ниркоподібної (підковоподібної) форми. Соруси зверху покриті плівчастим покривальцем – індузієм.

У безщитника жіночого листки тонкі, еліптично видовжені, загострені, черешки листків в основі мають лусочки, сегменти другого порядку видовжені, перистонадрізані. Соруси розташовуються по боках від середньої жилки, продовгуваті, ниркоподібні або серповиднозігнуті, вкриті індузієм тієї ж форми з бахромчастим краєм.

 

Зарисувати: 1. загальний вигляд папороті;

2. частину листка з сорусами (Додаток Д).

 

Завдання 2. Вивчити поперечний розріз через сорус папороті на тимчасовому препараті або на постійному мікропрепараті.

Для виготовлення тимчасового препарату сегмент вайї з сорусом заложити до серцевини бузини, зробити декілька поперечних зрізів та розглянути їх в краплі води на малому та великому збільшенні мікроскопу.

У центрі сорусу знаходиться виріст листка – плацента, яка переходить в індузій. Під індузієм знаходиться група чечевицеподібних спорангіїв, які сидять на довгих ніжках. Кожний спорангій має одношарову стінку; по ребру спорангія розташоване так зване механічне кільце. Кільце починається з ніжки та, огибаючи спорангій, закінчується в середині протилежної сторони спорангія. Оболонки клітин кільця потовщені не рівномірно, а k-подібно, зовнішня оболонка клітин тонка, легко пропускає воду. Наявність кільця є пристосуванням до розкриття спорангія та розповсюдження спор. Механізм дії кільця можна спостерігати на тимчасовому препараті на малому збільшенні мікроскопу. Для цього необхідно фільтрувальним папером замінити частину води на спирт (не знімаючи покривного скельця). Відбувається плазмоліз, внаслідок чого механічне кільце різко випрямляється та розриває оболонку спорангія в тонкій ділянці. Природно це відбувається в суху погоду в зрілому спорангії внаслідок його всихання; спори, що дозріли, при цьому з силою викидаються та розсіюються вітром.

 

Зарисувати: 1. поперечний розріз листка та сорусу;

2. спорангій з механічним кільцем (Додаток Д).

 

Завдання 3. На постійному мікропрепараті або живому матеріалі вивчити зовнішній вигляд заростку та цикл розвитку щитника чоловічого Dryopteris filix-mas.

Статеве покоління папоротеподібних – гаметофіт, що виростає зі спори, має пластинчасту, бульбо- або стопоподібну форму, у різноспорових – дуже редукований. Він або двостатевий, або (у водяних форм) різностатевий. Запліднення відбувається в краплинно-рідкому середовищі під час дощу, роси або у воді тощо.

Гаметофіт щитника чоловічого має вигляд серцеподібної пластинки, 2-3 мм у діаметрі, двостатевий, зелений з ризоїдами. Антеридії та архегонії звичайної будови.

 

Зарисувати: 1. заросток з антеридіями, архегоніями, ризоїдами (Додаток Д).

2. схему життєвого циклу.

 

Завдання 4. Вивчити морфологічні та анатомічні особливості водяної папороті - сальвінії плаваючої Salvinia natans.

 

Систематичне положення об’єкта вивчення:

 

Клас Папоротевидні, або Поліподіопсиди – Polypodiopsida

Підклас Сальвінііди – Salviniidae

Порядок Сальвінієві – Salviniales

Родина Сальвінієві – Salviniaceae

Рід Сальвінія – Salvinia

Вид Сальвінія плаваюча – S. natans

 

Сальвінія – реліктовий вид, включений до Червоної книги України (1996). Стебло сальвінії тонке, горизонтальне, досить розгалужене, несе у вузлах мутовку з трьох листків, з яких два плаваючі, надводні та один підводний. Провідна система в стеблі сальвінії – протостела. В стеблі і листках багато повітряних камер, майже нема механічних елементів. Це риси пристосування до водного способу життя.

Плаваючі листки асимілюючі, зелені, з овальною або яйцеподібною пластинкою, вкритою численними волосками з шаром воску, з дуже короткими черешками. Підводні листки дуже схожі на корені, бурого кольору, розсічені на 8-12 довгих ниткоподібних частки, густо вкриті короткими волосинками.

Біля основи підводних листків на коротких ніжках містяться групами однакові за розмірами кулясті спорокарпії з подвійними оболонками. Соруси мікро- та мегаспоонгіїв розміщені на особливих підвищеннях – плацентах. В мікросорусах утворюється до 500 мікроспорангіїв (в кожному до 64 мікроспор), в мегасорусах – до 25 мегаспорангіїв (в кожному розвивається лише одна мегаспора). Мікроспори проростають усередині мікроспорангія. Дуже редукований чоловічій заросток також частково залишається в оболонці спори. Проросла мегаспора дає початок багатоклітинному жіночому заростку, який також не виходить з оболонки мегаспори. Кожен жіночий заросток має кілька архегоніїв, але запліднення відбувається лише в одному. Із зиготи розвивається зародок спорофіта.

Спорокарпії зимують на дні водойми. Спорангії і спори спливають на поверхню води ранньою весною. Процес проростання спор, запліднення і розвиток заростку відбувається у воді також навесні. І вже на початку червня можна побачити мініатюрні плаваючі сальвінії завдовжки 1-2 см.

 

Зарисувати: 1. зовнішній вигляд сальвінії плаваючої зі спорокарпіями;

2. повздовжній розріз через спорокарпії з мега- та мікросорусами (Додаток Д).

 

Рекомендована література

1. Еленевский А.Г., Соловьева М.П., Тихомиров В.Н. Ботаника. Систематика высших, или наземных, растений. – М.: Академия, 2004. – 432 с. – С. 102-129.

2. Жизнь растений. Мхи. Плауны. Хвощи. Папоротники. Голосеменные растения / Ред. И.В. Грушвицкого, С.Г. Жилина. – М.: Просвещение, 1978. – Т.4. – 447 с. – С. 149-254.

3. Комарницкий Н.А., Кудряшов Л.В., Уранов А.А. Ботаника. Систематика растений. - М.: Просвещение, 1975. – 608 с. – С. 251-278.

4. Миркин Б.М., Наумова Л.Г., Мулдашев А.А. Высшие растения: краткий курс систематики с основами науки о растительности. – М.: «Логос», 2001. – 264 с. – С. 36-45.

5. Нечитайло В.А., Кучерява Л.Ф. Ботаніка. Вищі рослини. - К.: Фітосоціоцентр, 2001. – 432 с. – С. 159-174.

6. Рейн П., Эверт Р. Современная ботаника. – М.: Мир, 1990. – Т. 1. – С. 303-307.

7. Хржановский В.Г. Курс общей ботаники. Часть 2. – М.: Высшая школа, 1976. – 480с. – С. 118-129.

8. Яковлев Г.П., Челомбитько В.А. Ботаника. – М.: Высшая школа, 1990. – 367с. – С. 172-177.

Лабораторне заняття № 4

ТЕМА: НАСІННЄВІ РОСЛИНИ. ВІДДІЛ ГОЛОНАСІННІ, АБО ПІНОФІТИ – GYMNOSPERMAE, АБО PINOPHYTA

Мета заняття:вивчити характерні ознаки голонасінних, відмітити якісно новий рівень в еволюції рослин – появу насіння, яке дало біологічну перевагу насінним рослинам в боротьбі за виживання та розселення; вивчити життєвий цикл Pinophyta, відмітити різноспоровість та її біологічне значення.

Обладнання: мікроскопи, бінокулярні та ручні лупи, набор інструментів, таблиці з теми, методичні вказівки.

Об‘єкти вивчення: постійні мікропрепарати пилку сосни, анатомічної будови хвої сосни та повздовжнього зрізу через чоловічу шишку сосни. Колекція жіночих шишок. Живі та гербарні зразки голонасінних.

 

 

Питання для самостійної підготовки

1. Якими відділами представлені насіннєві рослини?

2. В чому полягає біологічна перевага насіннєвих рослин в порівнянні з вищими споровими?

3. Загальна характеристика Pinophyta, поділ на класи.

3. Викопні Pinophyta.

4. Клас Хвойні (Pinopsida): морфологічні та анатомічні особливості будови вегетативних органів, поділ на порядки. Представники порядків соснові (Pinales), тисові (Taxales), кипарисові (Cupressales).

5. Розташування та будова чоловічої шишки, мікроспорофіла, мікроспорангія та мікроспори сосни.

6. Розташування та будова жіночої шишки, криючої та насінної лусочки, насінного зачаткусосни. Чому відповідає насінний зачатокв цілом