Подцарство низшие растения. Водоросли

Исходный уровень знаний: царство, эукариоты, аэробы, веге­тативное, половое, бесполое размножение, гаметы План ответа: · Общая характеристика водорослей · Строение тела · Особенности размножения · Зеленые водоросли · Бурые водоросли · Красные водоросли · Значение водорослей в природе и практической деятельности человека

Количество видов: около 40 тысяч.

Строение тела. Тело называется слоевище или таллом, т. к. состоит из одинаковых клеток. Слоевище может быть одно­клеточным, колониальным и многоклеточным. Пластиды только зеленые, двух типов: мелкие дисковидные хлоропласты или крупные разнообразной формы - хроматофоры. Крахмал запасается в пластидах или в цитоплазме. Размножение: вегетативное, половое и бесполое.

При вегетативном размножении отделяются части слоеви­ща. При бесполом - в особых клетках - спорангиях образуются споры, из которых развивается организмы, подобные материнскому. При половом размножении в одноклеточных половых органах (гаметангиях) образуются половые клетки (гаметы).

У некоторых водорослей при половом размножении про­исходит чередование поколений: спорофита и гаметофита.

На диплоидном спорофите (бесполом поколении) образуются спорангии со спорами. Из гаплоидных спор образуются гаметофиты (половое поколение). На гаметофитах образуются гаметангии с гаметами. После оплодотворения из зиготы вновь образуется спорофит. Гаметы всегда содержат одинарный (гаплоидный), а зигота - двойной (диплоидный). Органы размножения (гаметангии и спорангии - одноклеточные). В полцарстве низшие растения выделяют до 12 отделов водорослей.

Отдел Зеленые водоросли.

Количество видов: около 20 тысяч.

Местообитания: водоемы, влажные места, почва, кора деревьев, камни.

Род Хламидомонада. Хламидомонады - одноклеточные вод­ные гаплоидные водоросли с 2 жгутиками. В их клетках нахо­дится чашеобразный хроматофор и стигма - светочувстви­тельный глазок. Кроме крупной вакуоли, содержатся 2 мелкие сократительные вакуоли, выводящие избыток воды из клет­ки. Кроме автотрофного, водоросль способна к гетеротрофно­му питанию.

В благоприятных условиях (летом) хламидомонада размно­жается с помощью спор. Клетка теряет жгутики. Ядро и цито­плазма делятся митозами. В результате внутри оболочки обра­зуется 4-8 спор со жгутиками. Оболочка разрывается, и споры выходят во внешнюю среду, где вырастают во взрослые особи.

В неблагоприятных условиях (осенью) происходит половое размножение. Внутри материнской клетки, у которой исчезают жгутики, происходят митозы, и образуется большое количест­во гамет со жгутиками. Затем оболочка разрывается, и гаметы оказываются в воде. Гаметы разных особей сливаются - про­исходит оплодотворение. Зигота покрывается плотной защит­ной оболочкой и опускается на дно водоема. Весной зигота делится мейозом, оболочка разрывается. Гаплоидные жгутико­вые клетки выходят наружу и развиваются во взрослые особи.

Род Хлорелла. Одноклеточная гаплоидная водная водоросль без жгутиков. Хроматофор - чашевидный. Хлорелла в процес­се фотосинтеза образует много органических веществ и выде­ляет много кислорода, так как усваивает в 10 раз больше сол­нечной энергии, чем другие растения. Размножается только спорами.

Род Улотрикс. Улотрикс - водная гаплоидная нитчатая водо­росль, ведущая прикрепленный образ жизни. Хроматофор имеет форму незамкнутого кольца.

При бесполом размножении одна из клеток нити становит­ся спорангием. Цитоплазма и ядро этой клетки делится мито­зами, образуя 4 четырех - жгутиковые споры. Оболочка спо­рангия разрывается, споры оседают на дно, делятся и превра­щаются в новые нитчатые особи.

Род Спирогира. Спирогира - водная гаплоидная нитчатая во­доросль. Ко дну водоема не прикрепляется.

Размножается половым путем. Разнополые соседние нити располагаются друг напротив друга. Между соседними клет­ками образуется мостик. Содержимое мужской клетки перехо­дит в женскую и сливается с ней, образуя зиготу. Зигота через некоторое время делится мейозом. 3 клетки отмирают, а 4 - ая развивается в новую нить.

Отдел Бурые водоросли

Количество видов: 1500.

Местообитания: в основном обитатели соленых водоемов. Предпочитают мелкие места. Строение. В основном, крупные многоклеточные организмы с ризоидами (корнеподобными выростами для прикрепления ко дну водоема). В хроматофорах, кроме хлорофиллов и каротиноидов, содержатся бурые дополнительные пигменты.

Род Ламинария. Ламинарии - крупные (до 20 м длиной) мно­голетние диплоидные водоросли с листоподобным слоевищем, которое прикрепляются ко дну водоема с помощью ризоидов. Верхняя часть слоевища ежегодно отмирает.

Размножение в основном половое с чередованием поко­лений. На поверхности взрослой особи образуются спорангии. В них путем мейоза формируются мелкие подвижные жгути­ковые споры. Они выходят из спорангия и на дне водоема про­растают в мелкие нитчатые гаметофиты. На гаметофитах обра­зуются гаметангии с гаметами. После слияния гамет зигота прорастает в новый спорофит.

Отдел Красные водоросли

Количество видов: более 4 тысяч.

Местообитания. Это в основном морские глубоководные ор­ганизмы.

Строение. У красных водорослей, кроме обычных пигментов, имеются дополнительные синие и красные пигменты. Поэтому они могут осуществлять фотосинтез на глубине водоема, куда проникает мало солнечного света. Запасным веществом явля­ется багрянковый крахмал. Большинство красных водорослей имеют многоклеточное сильно разветвленное слоевище. Размножение бесполое и половое.

Род Порфира. Крупная диплоидная водоросль малинового цвета с листоподобным слоевищем и ризоидами. Размножение половое с чередованием поколений.

Значение водорослей в природе и практической деятельно­сти человека

· Древние зеленые водоросли - предки высших растений.

· Синтез органических веществ и образование кислорода в во­доемах.

· Кормовая база для животных.

· Зеленые водоросли входят в состав лишайников.

· Участие в почвообразовании.

· Очистка водоемов (хламидомонада, хлорелла).

· Получение кормового белка (хлорелла, красные и бурые во­доросли).

· Насыщение атмосферы космических станций кислородом (хлорелла).

· Использование в пищу (ламинария, порфира).

· Получение лекарств (бурые и красные водоросли).

· Получение йода, брома, калия (бурые и красные водоросли).

· Получение агар-агара (красные водоросли).

· Цветение» воды.

Новые понятия и термины: чередование поколений, споро­фит, гаметофит, гаметангии, таллом (слоевище), хроматофор, хлоропласт.

Представители: хламидомонада, хлорелла, улотрикс, спиро­гира, ламинария, порфира.

Вопросы на закрепление

1. В чем сходство и отличия клеток бактерий, грибов, расте­ний?

2. Где и какие пигменты могут содержаться у растительных клеток?

3. В чем состоят особенности низших растений?

4. Как называются и какую функцию выполняют органы поло­вого и бесполого размножения?

5. Как изменяется набор хромосом при вегетативном, бесполом и половом размножении?

Подцарство Высшие растения

Исходный уровень знаний: царство растения, подцарство, отдел, размножение (вегетативное, бесполое, половое), поло­вые органы (гаметангии: архегонии, антеридии), поколения (гаметофит, спорофит), чередование поколений, спорангии, споры, гаметы (яйцеклетка, спермий, сперматозоид), зигота, митоз, прорастание споры План ответа: · Характеристика высших растений. · Отделы высших растений

Количество видов: более 300 тысяч.

Среда обитания: в основном наземные растения, но есть и водные

Строение. Тело расчленено на органы: побеги, стебли с листь­ями и почками, корни. Органы высших растений имеют ткане­вое строение.

Ткани - группы клеток, - приспособленные к выполнению определенных функций. Виды тканей у высших растений: по­кровные (эпидерма, перидерма), проводящие (флоэма, ксиле­ма), механические (колленхима, склеренхима), всасывающие (ризодерма), запасающие (паренхима), фотосинтезирующие (паренхима), образовательные.

Появление тканей и органов связано с переселением расте­ний из водной среды на сушу.

Образовательные ткани. Из образовательных тканей (меристем) образуются все остальные ткани растений. Их клетки мелкие, активно деля­щиеся. Верхушечные меристемы располагаются на кончиках побегов и корней, обеспечивая их рост в длину. Слои клеток боковых меристем образуют продольные пучки или кольца, которые параллельны боковым сторонам стебля и корня. Они обеспечивают их рост в толщину. Из камбия при этом обра­зуются дополнительные проводящие ткани, а из пробкового камбия - пробка.

Покровные ткани. Они защищают органы растения от внешних воздействий и обеспечивают газообмен и транспирацию.

Эпидерма (кожица) состоит из одного слоя плотно сомкнутых живых бесцветных клеток, снаружи покрытых кутикулой. Среди них расположены замыкающие клетки устьиц с хлоропластами. Между двумя замыкающими клетками находится устьичная щель, через которую происходит газообмен и транспирация. Замыкающие клетки могут изменять свою фор­му, открывая или закрывая устьичную щель. Перидерма покрывает многолетние стебли, корни, клубни, корневища. Она состоит из нескольких слоев мертвых плотно сомкнутых клеток пробки, нескольких слоев живых мелких клеток пробкового камбия и живых запасающих клеток пробковой кожицы. Клетки пробки имеют толстые оболочки, которые не пропускают воду и газы. Для дыхания и транспирации в перидерме образуются чечевички. Это такие участки, где пробка разрывается из-за давления массы клеток выпол­няющей ткани, которая образуется из пробкового камбия и располагается между ним и пробкой.

Механические ткани. Они поддерживают органы растения, поэтому имеют толстые оболочки клеток. Колленхима состоит из живых клеток с неравномерными утолщениями оболочек. Склеренхима - из мертвых клеток с прочными рав­номерно утолщенными оболочками. Вытянутые клетки скле­ренхимы называются волокна.

Проводящие ткани. Ксилема (древесина) проводит растворы минеральных солей из корней в другие органы рас­тений. Она состоит из волокон склеренхимы, запасающей па­ренхимы и сосудов. Сосуды - трубки, состоящие из мертвых клеток, у которых растворяются поперечные стенки. Флоэма (луб) проводит растворы органических веществ, образующие­ся в листьях. Она состоит из волокон, запасающей паренхимы и ситовидных трубок. Ситовидные трубки состоят из живых безъядерных клеток. У них на поперечных стенках есть отвер­стия, через которые цитоплазма одной клетки соединяется с цитоплазмой другой клетки. Рядом с клетками ситовидных трубок находятся очень маленькие сопровождающие клетки-спутницы. В них содержатся ядро и многочисленные мито­хондрии, они обеспечивают энергией ситовидную трубку.

Всасывающие ткани. Ризодерма покрывает корни в зоне всасывания. Она состоит из одного слоя живых тонкостенных клеток. Некоторые из клеток имеют выросты - корневые во­лоски, всасывающие воду из почвы.

Паренхимные ткани. Эти ткани состоят из живых клеток. В них могут запасаться вещества (запасающая паренхима с лейкопластами) или происходит фотосинтез (фотосинтезирующая паренхима с хлоропластами).

Органы. Вегетативные органы. Побеги и корни - вегетативные органы (органы, осуще­ствляющие питание и дыхание растений). Побег - орган воз­душного питания (фотосинтеза). Корень - орган почвенного питания (поглощает из почвы воду с минеральными вещест­вами).

Предки высших растений - водоросли. Размножение: вегетативное (частями вегетативных органов или видоизмененными вегетативными органами) и половое.

Генеративные органы - органы, выполняющие функции полового размножения. При половом размножении происхо­дит чередование поколений: гаметофита и спорофита, которые отличаются по размерам, продолжительности жизни, развитию органов и тканей. Гаметангии - многоклеточные. Гаметы: не­подвижные яйцеклетки, неподвижные спермин или подвиж­ные сперматозоиды.

Споровые и семенные растения. Высшие растения можно разделить на две группы: споро­вые и семенные. Споровые растения расселяются при помощи спор. У них образуются гаметангии с гаметами и спорангии со спорами. Для оплодотворения необходима вода. Семенные растения расселяются при помощи семян. Гаметангии у них слабо развиты (голосеменные) или отсутствуют (покрытосе­менные). Функцию генеративных органов у голосеменных растений выполняют шишки, а у покрытосеменных - цветки. Для оплодотворения вода не нужна. У них возникает новый процесс - опыление, т. е. процесс переноса пыльцы. У покры­тосеменных растений осуществляется двойное оплодотворе­ние.

Отделы подцарства Высшие растения:

1. Моховидные;

2. Плауновидные;

3. Хвощевидные;

4. Папоротниковидные;

5. Голосеменные;

6. Покрытосеменные.

Новые понятия и термины: ткани (покровные, проводящие, механические, всасывающие, фотосинтезирующие, образова­тельные); органы (вегетативные: побег и корень, генератив­ные); растения: высшие, споровые, семенные: питание (поч­венное, воздушное); опыление.

Вопросы на закрепление.

1. В чем отличие высших растений от низших?

2. Почему у высших растений образуются органы и ткани?

3. Какие ткани образуются у высших растений?

4. Чем отличаются вегетативные и генеративные органы?

5. В чем отличие полового размножения низших и высших растений?

6. Чем отличаются споровые и семенные растения?

7. Какие отделы входят в подцарство Высшие растения?

8. В чем отличие полового размножения низших и высших растений?

9. Чем отличаются споровые и семенные растения?

10. Какие отделы входят в подцарство Высшие растения?

Отдел Моховидные

Исходный уровень знаний: высшие растения, вегетативные органы: побег и корень, ризоиды, гаметофит, спорофит, гаметангии (антеридии, архегонии), гаметы (яйцеклетка, спермато­зоид), зигота, оплодотворение, спорангии, споры, чередование поколений, митоз, мейоз, отдел, вегетативное размножение, половое размножение, прорастание споры, слоевище (таллом), гаплоидность, диплоидность План ответа: · Строение тела мхов · Цикл развития мхов на примере Кукушкина льна · Особенности мхов рода Сфагнум · Роль в природе и практической деятельности человека

Количество видов: около 25 тысяч.

Среда обитания: предпочитают сырые места.

Строение: Мхи - низкорослые (от 1 мм до неск. см) травяни­стые вечнозеленые растения. У них отсутствуют корни. К поч­ве прикрепляются с помощью тонких нитевидных ризоидов. Вода поглощается всей поверхностью тела. Тело либо разделено на стебель и мелкие листья (сфагнум, кукушкин лен), ли­бо представлено слоевищем, не разделенным на органы (мар­шанция).

Размножение: вегетативное (частями растения, выводковыми почками) и половое. Половое размножение происходит с че­редованием гаметофита и спорофита. В жизненном цикле гаметофит преобладает. Он представляет собой слоевища с ри­зоидами или побеги с ризоидами. На одних особях образуются антеридии (мужские), а на других - архегонии (женские по­ловые органы). Сперматозоиды выходят из антеридиев, в ка­пле воды подплывают к архегониям, внутрь проникает 1 спер­матозоид и сливается с яйцеклеткой. Зигота делится и дает на­чало спорофиту, состоящему из коробочки на ножке. Споро­фит развивается на гаметофите. После мейоза в коробочке об­разуются гаплоидные споры. Они высыпаются на землю. В благоприятных условиях споры прорастают, и из них развива­ются новые гаметофиты.

Представители моховидных:

Род Маршанция. Растения произрастают на влажных почвах, лишенных растительного покрова. Поселяется на пожарищах. Растение состоит из пластинчатого горизонтального слоевища размером до 1 см с ризоидами. На мужских слоевищах разви­ваются антеридии, на женских - архегонии. Сперматозоиды с каплями росы или дождя попадают в архегонии и оплодотво­ряют яйцеклетки. Зигота развивается в спорофит – овальную коробочку на короткой ножке. Созревшая коробочка раскры­вается, рассыпая споры, из которых развиваются новые слоевища.

Значение: зарастание обожженных почв и почв, лишенных растительного покрова.

Род Кукушкин лен. Произрастает в хвойных лесах и на боло­тах. Многолетнее травянистое вечнозеленое растение высотой до 30 см. Растения образуют густые дерновины. Тело состоит из стебля с мелкими листьями и ризоидами. Растения раздель­нополые. На верхушке мужского гаметофита, в пазухах зелено - коричневых листьев, образуются мешочковидные антеридии. На верхушке женского гаметофита, в пазухах зеленых листьев, формируются колбообразные архегонии. Во время дождя сперматозоиды подплывают к архегониям и оплодотворяют яйцеклетки. Зигота прорастает, давая начало бесполому поко­лению - спорофиту. Спорофит мха состоит из стопы, ножки и коробочки, которая сверху покрыта колпачком. Стопа служит для прикрепления к верхушке женского гаметофита. Ножка выносит коробочку вверх для лучшего рассеивания спор. В коробочке происходит мейоз, и образуются гаплоидные споры. При созревании спор колпачок и крышечка спадают, открыва­ются отверстия, споры падают на почву и прорастают. Сначала образуется зеленая нить, на ней формируются ризоиды и поч­ки, развивающиеся в новый гаметофит.

Значение: вызывает заболачивание местообитаний, участвует в почвообразовании.

Род Сфагнум. Сфагнум произрастает на болотах, в тундре, во влажных лесах, на воде. Растения травянистые, вечнозеленые. Стебли ветвящиеся, ризоидов нет. Стебель нарастает верхуш­кой (около 3 см в год), нижний конец стебля отмирает и обра­зует торф. В листьях образуется 2 типа клеток: мелкие (зеле­ные), с хлоропластами выполняют функцию фотосинтеза, а крупные белые не имеют содержимого и заполнены воздухом. Такие же мертвые клетки покрывают стебель. Эти клетки по­глощают воду (в 20 - 30 раз больше своей массы), которую по­степенно отдают зеленым клеткам. На верхушках мужских и женских гаметофитов образуются половые органы. После оп­лодотворения на женских гаметофитах образуется несколько округлых коробочек на ножках. Споры после созревания по­падают на землю, из них развиваются пластинки, дающие на­чало новым гаметофитам.

Значение: там, где поселяется мох - сфагнум, происходит накапливание влаги. Сфагнум создает кислую среду, перехва­тывает влагу и питательные вещества у других растений, кото­рые погибают. Отмирающие части стеблей сфагнума из-за высокой влажности, отсутствия кислорода и низких темпе­ратур медленно перегнивают и образуют торф. Постепенно на месте леса или водоема образуется торфяное болото. Сфагнум выделяет в воду вещества, убивающие бактерий.

Роль мхов в природе и жизни человека:

· Почвообразование.

· Регулирование водного баланса.

· Образование болот.

· Образование торфа, который используется в качестве топли­ва, удобрения, стройматериала, подстилки для скота. Исполь­зуется при изготовлении пластмасс и гигроскопических меди­цинских материалов.

Новые понятия и термины: строение гаметофита и спорофи­та мхов. торф, заболачивание.

Представители: р. Кукушкин лен, р. Сфагнум, р. Маршанция.

Вопросы на закрепление.

1. Каково систематическое положение мхов среди высших растений?

2. Как можно летом отличить женский гаметофит кукушкина льна от мужского?

3. Почему мхи встречаются только во влажных местах?

4. Считается, что мхи представляют собой тупиковую ветвь в эволюции. С чем это может быть связано?

5. Почему в торфяных болотах находят трупы давно умерших животных?

Отдел Папоротниковидные

Исходный уровень знаний: царство, подцарство, отдел, выс­шие растения, корневище, укороченный побег, придаточные корни, спорофит, гаметофит, антеридий, архегоний, спора, спорангий, яйцеклетка, сперматозоид, зигота, митоз, мейоз, половое и вегетативное размножение, оплодотворение План ответа: · Местообитания папоротников. · Строение спорофита папоротников. · Размножение папоротников. · Роль в природе и хозяйственное значение папоротников

Количество видов: около 10 тысяч.

Среда обитания. Папоротники произрастают в основном в лесах, в различных условиях по всему земному шару, но пред­почитают влажные места.

Строение: Папоротники - многолетние травянистые и древес­ные растения. Размеры их колеблются от нескольких мм до 25 м. Древесные формы папоротников произрастают в тропиках, а у нас - травянистые. В почве находится многолетнее корне­вище папоротника, на котором образуются почки и прида­точные корни. Из почек весной развиваются надземные укоро­ченные побеги с крупными листьями - вайями. Вайи у папо­ротников, произрастающих в умеренном климате, осенью жел­теют и отмирают. На вайях спорофита (на нижней стороне) образуются спорангии. Они собраны группами, которые на­зываются сорусы. Внутри спорангиев образуются гаплоидные споры, которые рассеиваются ветром. Число спор на одном растении может достигать миллиарда. У некоторых папорот­ников споры имеют неодинаковые размеры.

В благоприятных условиях спора прорастает в маленькую зеленую сердцеобразную пластинку величиной 1 кв. см. Это гаметофит папоротника, который называется заросток. К поч­ве он прикреплен ризоидами. Заросток обоеполый, т. е. на нем формируются как антеридии, так и архегонии. Оплодо­творение происходит в водной среде. Из зиготы прорастает молодой спорофит, питаясь первое время за счет заростка. Ве­гетативное размножение происходит с помощью частей корне­вища и с помощью выводковых почек, образующихся на ли­стьях.