Данный раздел знакомит с высшими и низшими растениями. Подробно рассматриваются циклы развития основных представителей отделов Моховидные, Папоротниковидные, Голосеменные и Покрытосеменные растения. Особое внимание уделено классификации цветковых растений, приведены краткие характеристики семейств.

Царство Растения

Общая характеристика царства Растения

Количество видов: более 400 тысяч.

Растения – отдельное царство живых организмов. В растительных клетках имеются ядра (эукариоты). За редким исключением, растения питаются, создавая себе на свету питательные вещества из углекислого газа и воды в процессе фотосинтеза. Растения обычно ве­дут прикрепленный образ жизни, обладают неограниченным ростом, погло­щают вещества в виде растворов и газов. Их клетки содержат пластиды, имеют крупную централь­ную вакуоль и клеточную оболочку, содержащую целлюлозу. В качестве запасного углевода используют крахмал.

Подцарство Низшие растения. Водоросли

Исходный уровень знаний: царство, эукариоты, аэробы, слоевище, вегетативное, половое и бесполое размножение, гаметы

План ответа

• Общая характеристика водорослей
• Строение тела
• Особенности размножения
• Отделы водорослей
• Значение водорослей в природе и практической деятельности человека

Количество видов. В настоящее время альгологи описали около 100 тысяч видов водорослей.

Местообитание водорослей.

В самом названии «водоросли» зашифровано основное место обитания этих организмов. Действительно большинство водорослей - обитатели пресных и морских водоемов. Они населяют толщу воды (фитопланктон) или прикреплены к дну ризоидами (фитобентос). Однако водоросли можно встретить и на почве, и во льдах, и в составе лишайников, и даже внутри волоса ленивца!

Строение тела водорослей.

Водоросли могут быть одноклеточными, колониальными или многоклеточными.Тело многоклеточных водорослей не имеет тканей и органов, состоит из одинаковых клеток, поэтому называется слоевище, или таллом. Клетки водорослей имеют строение, типичное для растений. Пластиды у водорослей бывают двух типов: мелкие дисковидные (хлоропласты) и крупные разнообразной формы (хроматофоры).

Образ жизни водорослей.

Питаются водоросли автотрофно за счет фотосинтеза. Минеральные вещества и воду поглощают всей поверхностью тела. Дышат они, используя кислород воздуха (аэробно). Размножаются вегетативно, бесполым и половым путем. При вегетативном размножении отделяются части слоеви­ща. При бесполом - в особых клетках (спорангиях) образуются споры, из которых развиваются организмы, подобные материнскому. При половом размножении происходит образование и слияние половых клеток (гамет). У некоторых водорослей при половом размножении про­исходит чередование поколений (спорофита и гаметофита).

Многообразие водорослей.

В подцарстве Низшие растения выделяют одиннадцать отделов водорослей. Мы рассмотрим только три из них.

Отдел Зеленые водоросли самый обширный на данное время. В нем можно встретить как одноклеточные, так и многоклеточные формы. Все они отличаются в первую очередь чисто-зелёным цветом своих слоевищ. Ученые считают, что именно зеленые водоросли стали предками высших растений. Представителями этого отдела являются хламидомонада, хлорелла, спирогира, улотрикс, ульва и другие.

Представители: хламидомонада, хлорелла, улотрикс, спиро­гира.

Хламидомонада – одноклеточная зеленая водоросль. Она имеет два жгутика для передвижения в воде. Определить направление движения ей помогает светочувствительный глазок (стигма), расположенный в крупном чашевидном ярко-зелёном хроматофоре. Две мелкие сократительные вакуоли необходимы клетке для выведения избытка воды из организма. Кроме автотрофного питания, эта удивительная водоросль способна к поглощению органических частиц из внешней среды, т.е. гетеротрофному питанию. В благоприятных условиях (летом) хламидомонада размножается с помощью спор. Клетка теряет жгутики и делится. В результате внутри образуется от четырех до восьми спор со жгутиками. Оболочка разрывается, и споры выходят во внешнюю среду, где вырастают во взрослых особей. В неблагоприятных условиях (осенью) происходит половое размножение. Хламидомонады широко распространены в толще пресных водоемов и служат пищей для мелких животных.

Хлорелла - одноклеточная зеленая водоросль без жгутиков. Хроматофор у неё чашевидной формы. Хлорелла в процес­се фотосинтеза образует много органических веществ и выде­ляет большое количество кислорода, так как усваивает в десять раз больше сол­нечной энергии, чем другие растения. Помимо этого, ее клетки содержат много полезных для человека веществ. Эти свойства определили использование хлореллы в космических кораблях. Размножается хлорелла только бесполым путем. Как и хламидомонада, она обитает в толще пресной воды и служит кормом простейшим и другим мелким животным.

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

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 образуются мостики. Происходит конъюгация.

Представители отдела Бурые водоросли - обитатели морей. В основном, это крупные организмы с ризоидами для прикрепления ко дну моря. Среди них нет одноклеточных и колониальных. В клетках, кроме зеленых хлорофиллов, содержатся дополнительные бурые пигменты, придающие им характерную окраску. Представители рода ламинария широко известны под названием «морская капуста».

Ламинария. Представители рода Ламинария - крупные (до 20 метров длиной) мно­голетние морские водоросли. Они имеют листоподобное слоевище, прикрепленное ко дну ризоидами. Верхняя часть слоевища ежегодно отмирает. В морях на глубине 5-10 метров ламинарии образуют «водорослевые леса», которые служат местом обитания и пищей для большого количества видов морских животных. Человек издавна использует ламинарию в пищу, как удобрение, в медицинских и косметологических целях. Клетки ламинарии способны накапливать йод, необходимый для здоровья человека.

Большинство представителей отдела Красные водоросли – это морские глубоководные ор­ганизмы. У красных водорослей, кроме обычных пигментов, имеются дополнительные синие и красные. Это позволяет им осуществлять фотосинтез на глубине водоема, куда проникает мало солнечного света. Большинство красных водорослей имеют многоклеточное сильно разветвленное слоевище. Из красных водорослей получают агар-агар, используемый для приготовления пастилы, зефира, мороженого. Агар высоко оценили микробиологи, т.к. он является хорошей питательной средой для разведения бактерий и грибов в лаборатории. Из представителей широко распространена порфира.

Значение водорослей в природе и в жизни человека.

• Производители органических веществ водоемах, служат пищей для животных.
• В процессе фотосинтеза выделяют кислород.
• В эволюции - предки высших растений.
• Играют существенную роль в почвообразовании.
• Употребление в пищу, например, ламинарии.
• Получение удобрений.
• Изготовление лекарств и пищевых добавок, содержащих йод, бром.
• Получение агар-агара.
• Биологическая очистка воды от загрязнителей.
• При массовом размножении могут нанести ущерб, вызывая «цветение воды».

Новые понятия и термины: чередование поколений, хроматофор, хлоропласт.
Представители: хламидомонада, хлорелла, улотрикс, спирогира, ламинария, порфира.

Вопросы на закрепление

1. В чем сходство и отличия клеток бактерий, грибов, растений?
2. В чем состоят особенности низших растений?
3. Как называются и какую функцию выполняют органы полового и бесполого размножения?

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

Количество видов: более 300 тысяч.
Среда обитания: в основном наземные растения, но есть и водные

Тело высших растений имеет органы. Первыми в эволюции появляются побеги - это стебли с листь­ями и почками. Затем возникают корни, что позволяет наилучшим образом прикрепляться к почве. У наиболее организованных высших растений можно увидеть семя, цветок, плод. Эти органы участвуют в половом размножении и называются генеративными. Все органы высших растений состоят из ткане­й. Появление тканей и органов связано с переселением расте­ний из водной среды на сушу.

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).

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, спермии) 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. Функцию генеративных органов у голосеменных растений выполняют шишки, а у покрытосеменных - цветки. Для оплодотворения вода не нужна. У них возникает новый процесс - опыление. У покры­тосеменных растений осуществляется двойное оплодотворе­ние.

Отделы Высших растений

1. Моховидные;
2. Плауновидные;
3. Хвощевидные;
4. Папоротниковидные;
5. Голосеменные;
6. Покрытосеменные.

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

Вопросы на закрепление.

1. В чем отличие высших растений от низших?
2. Какие ткани образуются у высших растений?
3. Чем отличаются вегетативные и генеративные органы?
4. Чем отличаются споровые и семенные растения?
5. 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. В настоящее время бриологи описали около 20 тысяч видов мхов.

Местообитание мхов.

Мхи встречаются на всех континентах, даже в Антарктиде. Они поселяются на почве, скалах, пнях, деревьях, предпочитая затенённые сырые места.

Строение тела мхов.

Мхи - низкорослые травяни­стые растения. Тело мхов либо разделено на стебель и мелкие листья (сфагнум, кукушкин лен), ли­бо представлено слоевищем, не разделенным на органы (мар­шанция). У них отсутствуют настоящие корни. К поч­ве они прикрепляются с помощью тонких нитевидных выростов - ризоидов.

Образ жизни мхов.

Мхи питаются, создавая себе органические вещества на свету в процессе фотосинтеза (автотрофно). Воду они поглощают всей поверхностью тела. Дышат, используя кислород воздуха (аэробно).

Развитие мхов происходит очень интересно. На одних травинках образуются мужские клетки со жгутиками. На других травинках, на самых макушках, созревают крупные женские клетки. Во время дождя или тумана подвижные мужские клетки в капле воды устремляются к женским и сливаются на ними. Оплодотворенная женская клетка (зигота) начинает развиваться в удивительную конструкцию – коробочку на ножке. Ножка имеет подошву, через которую, как через мост, поступают питательные вещества от травинки в коробочку. А что же происходит в это время внутри коробочки? Давайте заглянем. В коробочке образуется огромное количество спор. Каждая спора мельче манной крупицы. Когда споры созревают, у коробочки открывается крышечка, или в ней образуются маленькие поры, через которые споры вылетают на свободу. Попав в благоприятные условия, спора прорастает в тонкую нить, на которой вскоре можно будет увидеть юные зеленые травинки с маленькими ризоидами.

Мхи могут размножаться частями растения или специальными почками, т.е. вегетативно.

Многообразие мхов.

Среди мхов встречаются представители, у которых тело не разделено на органы, а представлено слоевищем. Примером может служить маршанция. Этот мох поселяется на пожарищах и способствует зарастанию обожженных почв и почв, лишенных растительного покрова.

Один из самых распространенных мхов в нашей стране - Кукушкин лен. Он произрастает в лесах и на боло­тах, образуя густые плотные скопления, которые называют дерновины. Кукушкин лен участвует в почвообразовании, может вызвать заболачивание мест обитания.

Торфяной мох (сфагнум) произрастает на болотах, в тундре, во влажных лесах. Его стебли ветвятся, нарастая верхушкой по три сантиметра в год. При этом его нижняя часть отмирает и обра­зует торф.

Значение мхов в природе и в жизни человека

• Мхи часто поселяются в таких местах, которые недоступны для других растений. В этом случае они вслед за лишайниками играют большую роль в почвообразовании.
• Мхи участвуют в регуляции водного баланса леса. Они препятствуют испарению влаги из почвы.
• Запасая воду, мхи могут вызвать заболачивание почв.
• На лугах мхи препятствуют семенному возобновлению трав, в лесах - прорастанию семян деревьев.
• Широкое применение в хозяйственной деятельности человека нашел торф. Он используется в качестве топлива, подстилки для домашних животных, удобрения. Из торфа можно получить воск, парафин, краски, изготовить бумагу и картон. В строительстве торф используется как теплоизолирующий материал.

Новые понятия и термины: гаметофит и спорофит 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. В настоящее время ученые описали около 25 тысяч видов папоротников.

Местообитание папоротников.

Папоротники широко распространены по всему земному шару. Они произрастают в лесах, на болотах, в реках и озерах, в расселинах скал, даже на ветвях крупных деревьев. Наибольшее разнообразие папоротников можно увидеть там, где тепло и сыро – в тропиках и субтропиках.

Строение тела папоротников.

Папоротники имеют листья, стебли и корни. У большинства папоротников, произрастающих в лесах нашей страны, листья необыкновенно красивые, имеют ажурно рассеченные узоры. Когда молодые листья появляются на свет, они закручены спирально, как улитки, а потом расправляются. Удивляют листья папоротников еще и тем, что они не только фотосинтезируют, но и образуют споры на нижней стороне своей пластинки. Недаром ученые дали листьям папоротника свое собственное название – вайя (от греческого «пальмовая ветвь»). Вайи прикрепляются к стеблю, который под землей образует многолетнее корне­вище. От корневища отходят хорошо развитые корни папоротника. Обратите внимание на «ботаническую ловушку»: корневище – это не огромный корень, а подземный побег. У древовидных папоротников стебель высокий и одревесневший, а у водных (сальвиния) – укороченный, практически незаметный.

Образ жизни папоротников.

Питаются папоротники, образуя для себя на свету органические вещества в процессе фотосинтеза, из почвы всасывают минеральные вещества и воду при помощи корней. Дышат, используя кислород воздуха.

Рассмотрим цикл развития папоротников на примере щитовника мужского, широко распространенного в наших лесах. В начале лета на нижней стороне вайи 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 сердцевидную 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.

Вайи у папо­ротников, произрастающих в умеренном климате, осенью жел­теют и отмирают.

Папоротники способны к размножению частями корневища, то есть вегетативно.

Многообразие и значение папоротников в природе и в жизни человека.

• Папоротники являются важным компонентом многих растительных сообществ. Они создают не только органические вещества и кислород, но и особый микроклимат в лесу.

• Древние древовидные папоротники сыграли важную роль в об­разовании каменного угля. В настоящее время древовидные папоротники встречаются в тропиках.
• Молодые вайи папоротника орляка употребляют в пищу как салат.
• Такие папоротники, как асплениум, применяют в качестве декоративных растений.

• Некоторые виды папоротников применяются в медицине для лечения открытых ран, кашля, болезней горла, как глистогонное средство (щитовник мужской).
• Некоторые виды (азолла) используют в качестве зеленого удобрения, обогащающего почву азотом.

Вопросы на закрепление.

1. Какие условия необходимы для размножения папоротников?
2. Охарактеризуйте усложнения в строении папоротников по сравнению со мхами.
3. Согласны ли вы с утверждением, что папоротник - типично сухопутное растение?
4. Можно ли определить мужского или женского пола папоротник, изучая его вайи?
5. В каких отраслях промышленности человек использует папоротники?

Отдел Голосеменные растения

Исходный уровень знаний:
царство, подцарство, отдел, класс, семейство, половое и вегетативное размножение, чередование поколений, спорофит, гаметофит (мужской и женский), спорофит, спорангий, спора, архегоний, антеридий, гаметы, (яйцеклетка, сперматозоид, спороносный колосок, высшие растения, мейоз, митоз, вегетативные и генеративные органы

План ответа

• Особенности семенных растений. Особенности голосеменных растений.
• Строение хвойных растений.
• Вегетативное и половое размножение голосеменных (на примере сосны обыкновенной).
• Роль в природе и хозяйственное значение. Особенности семенных растений

Семенные - самая процветающая группа наземных растений. Они произошли от разноспоровых папоротников.

Характеристика голосеменных растений
Количество видов: около 700.
Среда обитания: голосеменные произрастают по всему зем¬ному шару. Наибольшее видовое разнообразие наблюдается по берегам Тихого океана, в Австралии, Новой Зеландии, в умеренной и холодной зонах Северного полушария. Занимают огромные территории, образуя хвойные леса. Больше всего видов (около 600) в классе Хвойные.
Строение: Голосеменные - в основном вечнозеленые деревья и кустарники, имеющие многолетние стволы (или стволики), крону, стержневую корневую систему из главного, боковых и придаточных корней. Листья игловидные (хвоя) чешуевидные или крупные плоские различной формы.
Размножение: Преобладает половое, но возможно и вегетативное (отводками, корневой порослью). Половое размножение происходит с чередованием поколений. Спорофит преобладает, гаметофит состоит всего из нескольких клеток и формируется внутри спорангиев.
Половое размножение сосны обыкновенной. На верхушке молодых побегов образуются женские шишки. Они состоят из оси, на которой расположены семенные чешуи. На чешуях находятся по два спорангия, называемые семязачатки (семяпочки). Семязачаток состоит из покровов и нуцеллуса. Одна клетка нуцеллуса делится мейозом, и из нее образуются четыре споры. Три из них отмирают, а одна делится, в результате чего образуется женский гаметофит. Он состоит из клеток эндосперма, в который погружены два архегония, содержащие по одной яйцеклетке. Таким образом, женский гаметофит сосны окружен клетками нуцеллуса и покровами спорангия (семяпочки).
Мужские шишки находятся у основания молодых побегов. Они состоят из оси, чешуй и спорангиев (пыльников), На чешуях находятся по два пыльника. Из внутренних клеток пыльника путем мейоза образуются многочисленные споры. Из спор формируются мужские гаметофиты. Сформировавшийся гаметофит состоит из двух клеток. Одна клетка (вегетативная) - крупная, имеет две оболочки: внешнюю - плотную и внутреннюю - тон¬кую. Внутри вегетативной клетки располагается мелкая генеративная клетка. Мужской гаметофит называется пыльца. Она имеет два воздушных мешка для облегчения переноса ветром.
Пыльники разрываются, и пыльца переносится с помощью ветра на женские шишки, которые в это время открыты. Пыльца попадает на отверстие в покровах се¬мяпочки. После этого чешуи смыкаются (шишка закрывается), пропитываются смолой. Мужские шишки засыхают. Эти процессы происходят весной.
Весной следующего года из вегетативной клетки пыльцы образуется пыльцевая трубка: тонкая внутренняя оболочка выпячивается через отверстия во внешней оболочке. Трубка растет, проходит через отверстие в покровах семяпочки, проникает в эндосперм. Генеративная клетка делится, и из нее образуется два спермия - мужские гаметы без жгутиков. Спермии спускаются по пыльцевой труб¬ке. Один из них сливается с яйцеклеткой, а второй спермий и вторая яйцеклетка погибают.
После оплодотворения женские шишки становятся ярко-зелеными, внутри них из семязачатков формируются семена.
Из зиготы развивается зародыш нового спорофита. Эндосперм женского гаметофита разрастается, обогащается питательными веществами и становится запасающей тканью семени. Его ве¬щества будут использованы зародышем при прорастании семени. Во время формирования зародыша и эндосперма нуцеллус разрушается, а покровы семяпочки превращаются в семенную кожуру.
Формирование семян происходит под защитой чешуи женской шишки, которые постепенно меняют цвет с зеленого на коричневый. Затем чешуи отгибаются, и созревшие семена, снабженные крылышком, разносятся с помощью ветра. Рассеивание семян происходит зимой.
Вегетативным способом сосна не размножается.

• Являются лесообразователями.
• Семена используются в пищу человеком и животными.
• Образование большого количества кислорода в процессе фотосинтеза.
• Древесину используют в кораблестроении, для изготовления мебели, строительных материалов.
• В медицине для получения камфары, бальзамов, детской присыпки.
• При перегонке древесины получают смолу, канифоль, скипидар.
• Используют как топливо.
• Используются в качестве декоративных растений.

Новые понятия и термины: мужские и женские шишки, семенные чешуи, семязачаток (семяпочка), покровы, нуцеллус, эндосперм, пыльник, пыльца, вегетативная и генеративная клетки, спермин, пыльцевая трубка, семя, семенная кожура, зародыш, оболочки пыльцы, семенные растения, опыление.

Представители: вельвичия удивительная, туя, кипарис, можжевельник. В Кузбассе широко распространены такие представители семейства Хвойные, как сосна обыкновенная, кедр, ель сибирская, пихта сибирская, лиственница сибирская.

Вопросы на закрепление?

1. В чем отличие споры от семени?
2. Почему большинство хвойных называют вечнозелеными?
3. Как отличить мужскую шишку от женской?
4. Что означает выражение "сосна пылит"?
5. Из чего образуется семя и части семени?
6. Какой набор хромосом имеют разные части семени?
7. Почему голосеменные имеют такое название?

Отдел Покрытосеменные (Цветковые) растения

Исходный уровень знаний:
царство, подцарство, отдел, высшие растения, половое и бесполое размножение, спорофит. гаметофит, спорангий, гаметангий, пыльца, семязачаток (покровы, нуцеллус), споры, гаметы (яйцеклетка, спермий), опыление, оплодотворение, семя

План ответа:

• Особенности покрытосеменных, обеспечивающие господствующее положение данной группы
• Многообразие и распространение покрытосеменных
• Цикл развития покрытосеменных растений. Двойное оплодотворение
• Роль в природе и хозяйственное значение

Количество видов: около 250 тысяч.
Покрытосеменные, или Цветковые, растения составляют наи¬более совершенную и обширную группу высших растений. Они заняли господствующее положение, благодаря комплексу преимуществ.

• Наличие цветка, защищающего от внешних условий спорангии и гаметофиты.
• Двойное оплодотворение, обеспечивающее большой запас питательных веществ.
• Семена развиваются под защитой околоплодника.
• Спорофит устроен чрезвычайно разнообразно.
• Совершенное строение тканей.

Среди покрытосеменных есть деревья, кустарники, травы многолетние и однолетние.
Строение: Тело спорофита состоит из побеговой и корневой систем. Кроме вегетативных, образуются генеративные органы - цветки, из которых затем развиваются плоды с семенами. Размножение. Широко распространено как вегетативное, так и половое размножение.
Половое размножение: У покрытосеменных образуется особый орган - цветок. Он является изменившимся в процессе эволюции спороносным побегом.
На тычиночных нитях образуются пыльники - спорангии, где вследствие мейоза формируются гаплоидные споры. В спорах ядро делится митозом, в результате чего она превращается в мужской гаметофит - пыльцу, содержащую две гаплоидные клетки - вегетативную и генеративную. Пыльца имеет тонкую внутреннюю и толстую внешнюю оболочки. Она формируется под защитой стенок спорангия - пыльцевого мешка.
Внутри завязи пестика находятся другие спорангии - семяпочки, состоящие из покровов и нуцеллуса. Одна клетка нуцеллуса делится мейозом, образуя четыре споры. Три споры погибают, а из четвертой формируется женский гаметофит, называемый зародышевый мешок. Внутри зародышевого мешка находится яйцеклетка, в центре располагается диплоидное центральное ядро. Таким образом, женский гаметофит погружен в нуцеллус, ок¬руженный покровами семяпочки, а семяпочка располагается внутри завязи пестика.
После созревания пыльцы пыльники раскрываются, пыль¬ца переносится на рыльце пестика. Из вегетативной клетки формируется пыльцевая трубка, которая спускается внутрь завязи пестика и проникает внутрь семяпочки, при соприкосновении с зародышевым мешком ее кончик растворяется. Спермии проникают внутрь. Один из них сливается с яйцеклеткой, образуя зиготу, а второй - с диплоидным ядром, образуя триплоидный эндосперм.
Такой способ оплодотворения открыл русский ученый Сергей Гаврилович Навашин в 1898 году и назвал его двойным оплодотворением.
После того, как произойдет оплодотворение, покровы цветка засыхают, завязь пестика разрастается и превращается в околоплодник, а семязачаток - в семя. Из покровов семязачатка образуется семенная кожура, из зиготы развивается зародыш нового спорофита. Кроме того, в семенах формируется запасающая ткань - эндосперм с триплоидным набором хромосом.

Роль в природе и хозяйственное значение покрытосеменных

• Являются производителями органического вещества, т. е. служат первичным источником питания.
• Выделение кислорода в атмосферу.
• Образуют многоярусные леса и другие типы растительных сообществ.
• В пищевой промышленности.
• В фармакологии.
• В парфюмерии.
• В качестве стройматериала.
• В качестве топлива.
• Декоративное значение.

Новые понятия и термины: двойное оплодотворение, зародышевый мешок, центральное ядро, плод, околоплодник, цветок, тычинка (тычиночная нить, пыльник), пестик (завязь).

Вопросы на закрепление:

1. Приведите примеры покрытосеменных растений, занявших различные среды жизни.
2. Какие жизненные формы цветковых растений вам известны?
3. Какие растения человек использует в пищу, а какие в лечебных и декоративных целях?
4. В чем суть и значение двойного оплодотворения?

Исходный уровень знаний:
таксоны (царство, отдел); строение семени однодольных и двудольных растений, семя, зародыш, эндосперм, семядоля; корневая система (стержневая, мочковатая), лист простой, лист сложный, жилкование, цветок, околоцветник

План ответа

• Сравнительная характеристика классов Двудольные и Однодольные.
• Основные признаки семейств класса Двудольные.

Основные признаки семейств класса Однодольные (злаковые, лилейные)

Отдел Покрытосеменные, или Цветковые, растения включают в себя два класса: Двудольные и Однодольные.
Растения, относящиеся к классу Двудольные, имеют зародыши с двумя семядолями, стержневую корневую систему, в корнях и стеблях образуется камбий, листья у них простые и сложные с пальчатым или перистым жилкованием, цветки пятичленные с двойным околоцветником. В классе около 200 тысяч видов.
Растения, относящиеся к классу Однодольные, имеют зародыш с одной семядолей, корневая система у них мочковатая, в стеблях и корнях отсутствует камбий, листья простые с дуговым или параллельным жилкованием, околоцветник простой, цветки трехчленные. В классе более 65 тысяч видов.
Каждый признак в отдельности не может определить принадлежность растения к одному из классов, только совокупность признаков даст возможность правильно отнести растение к классу Однодольные или Двудольные, т. к. имеются случаи нетипичного строения т.е. исключения из правил.

1. Название семейства.
2. Особенности цветка.
3. Формула цветка.
4. Соцветие.
5. Типы плодов.
6. Способ опыления.
7. Представители.

Семейство Крестоцветные

• *Ч4Л4Т4+2П1
• Соцветие - кисть.
• Плод - стручок или стручочек.
• Насекомоопыляемые.

Представители: капуста, редька, репа, брюква, горчица, рапс, пастушья сумка, сурепица, желтушник, левкой, ночная красавица.

Семейство Пасленовые

• *Ч(5)Л(5)Т5П1
• Соцветие - кисть.
• Плод - ягода или коробочка.
• Насекомоопыляемые, иногда (картофель) самоопыляю¬щиеся.

Представители: паслен черный, табак, картофель, баклажан, томат, пе¬рец, дурман, белена.

Семейство Розоцветные

• Цветки правильные, обоеполые. Околоцветник двойной. Цветоложе часто разрастается, срастается с основаниями ча¬шелистиков, тычинок, лепестков.
• *Ч5Л5Т?П? или *Ч5Л5Т?П1
• Насекомоопыляемые.

Представители: яблоня, груша, слива, малина, черемуха, кровохлебка, лап¬чатка, рябина, клубника.

Семейство Сложноцветные

• *Л(5)Т(5)П1 ИЛИ ^Л(5)Т(5)П или ^Л(5)
• Плод - семянка.
• В основном насекомоопыляемые.

Представители: подсолнечник, цикорий, полынь, ромашка, василек, тыся¬челистник.

Семейство Бобовые

• Травянистые многолетние и однолетние, деревья, кустарники, полукустарники.
• ^Ч(5)Л1,(2),2 T(9)+1П1
• Плод - боб.
• На корнях большинства бобовых имеются бактериальные клубеньки.

Представители: люцерна, клевер, соя, горох, бобы, посевной горошек.

Семейство Злаковые

• Травы
• ^О3ТзП1
• Плод - зерновка.
• Большинство - ветроопыляемые.

Представители: рис, кукуруза, пшеница, ячмень, тимофеевка, лисохвост, бамбук.

Семейство Лилейные

• *Л3+3Т6П1
• Соцветие – кисть, зонтик
• Плод - коробочка или ягода
• Насекомоопыляемые.

Представители: ландыш, лук, чеснок, спаржа, тюльпан, лилия, гиацинт.

Новые понятия и термины: Однодольные и Двудольные растения, семейства Крестоцветные, Пасленовые, Розоцветные, Сложноцветные, Бобовые, Злаки, Лилейные; трубчатые, язычковые и воронковидные цветки, стебель - соломина, цветочные чешуи, пленки.

Вопросы на закрепление

1. Какие признаки характерны для растений класса Двудольные?
2. Какие признаки характерны для растений класса Одно¬дольные?
3. Дайте краткую характеристику основным семействам Двудольных растений.

Классификация цветковых растений

Отдел Покрытосеменные, или Цветковые

Растения вклю­чают в себя два класса: Двудольные и Однодольные.

Растения, относящиеся к классу Двудольные, имеют за­родыши с двумя семядолями, стержневую корневую систему, в корнях и стеблях образуется камбий, листья у них простые и сложные с пальчатым или перистым жилкованием, цветки пятичленные с двойным околоцветником. В классе около 200 тысяч видов.

Растения, относящиеся к классу Однодольные, имеют за­родыш с одной семядолей, корневая система у них мочковатая, в стеблях и корнях отсутствует камбий, листья простые с ду­говым или параллельным жилкованием, околоцветник про­стой, цветки трехчленные. В классе более 65 тысяч видов.

Каждый признак в отдельности не может определить принад­лежность растения к одному из классов, только совокупность признаков даст возможность правильно отнести растение к классу Однодольные или Двудольные, т. к. имеются случаи нетипичного строения т.е. исключения из правил.

План характеристики семейства

1. Название семейства.
2. Жизненная форма (деревья, кустарники или травы).
3. Особенности цветка.
4. Формула цветка.
5. Соцветие.
6. Типы плодов.
7. Способ опыления.
8. Представители.

Семейство Крестоцветные

• Однолетние и многолетние травы, полукустарники.
• Цветки обоеполые. Околоцветник двойной.
• *Ч 4 Л 4 Т 4+2 П 1
• Соцветие - кисть.
• Плод - стручок или стручочек.
• Насекомоопыляемые.

Представители: капуста, редька, репа, брюква, горчица, рапс, пастушья сумка, сурепица, желтушник, левкой, ночная красавица.

Семейство Пасленовые

• Травы, реже полукустарники, кустарники.
• Венчик сростнолепестный, трубчатый. Цветки могут быть правильные и неправильные.
• *Ч (5) Л (5) Т 5 П 1
• Соцветие - кисть.
• Плод - ягода или коробочка.
• Насекомоопыляемые, иногда (картофель) самоопыляю­щиеся.

Представители: паслен черный, табак, картофель, баклажан, томат, пе­рец, дурман, белена.

Семейство Розоцветные

• Деревья, кустарники, полукустарники и травы.
• Цветки правильные, обоеполые. Околоцветник двойной. Цветоложе часто разрастается, срастается с основаниями ча­шелистиков, тычинок, лепестков.
• *Ч 5 Л 5 Т ∞ П ∞ или *Ч 5 Л 5 Т ∞ П 1
• Соцветие - кисть, щиток, зонтик.
• Плоды - костянки, многокостянки, многоорешки, яблоки.
• Насекомоопыляемые.

Представители: яблоня, груша, слива, малина, черемуха, кровохлебка, лап­чатка, рябина, клубника.

Семейство Сложноцветные

• Однолетние и многолетние травы. В тропиках - лианы, кустарники, деревья.
• Различают три типа цветков, составляющих корзинки -трубчатые, язычковые, воронковидные.
• *Л (5) Т (5) П 1 ИЛИ Л (5) Т (5) П или Л (5)
• Соцветие - корзинка. В большинстве случаев корзинки - составная часть сложных соцветий - сложных метелок, щитков.
• Плод - семянка.
• В основном насекомоопыляемые.

Представители: подсолнечник, цикорий, полынь, ромашка, василек, тыся­челистник.

Семейство Бобовые

• Травянистые многолетние и однолетние, деревья, кустар­ники, полукустарники.
• Венчик имеет парус, весла и лодочку.
• Ч (5) Л 1,(2),2 T (9)+1 П 1
• Соцветие - кисть, метелка, головка.
• Плод - боб.
• Насекомоопыляемые, есть самоопыляющиеся.
• На корнях большинства бобовых имеются бактериальные клу­беньки.

Представители: люцерна, клевер, соя, горох, бобы, посевной горошек.

Семейство Злаковые

• Травы
• Цветки обоеполые, реже раздельнополые. Околоцветник состоит из двух цветочных чешуи и двух пленок - лодикул.
• О 3 Т з П 1
• Соцветие - метелка, сложный колос.
• Плод - зерновка.
• Большинство - ветроопыляемые.
• Стебель всех злаков - соломина.

Представители: рис, кукуруза, пшеница, ячмень, тимофеевка, лисохвост, бамбук.

Семейство Лилейные

• Многолетние травянистые луковичные или корневищные растения.
• Околоцветник простой, сросшийся или раздельнолепестный
• *Л 3+3 Т 6 П 1
• Соцветие – кисть, зонтик
• Плод - коробочка или ягода
• Насекомоопыляемые.

Представители: ландыш, лук, чеснок, спаржа, тюльпан, лилия, гиацинт.

Новые понятия и термины: Однодольные и Двудольные рас­тения, семейства Крестоцветные, Пасленовые, Розоцветные, Сложноцветные, Бобовые, Злаки, Лилейные; трубчатые, языч­ковые и воронковидные цветки, стебель - соломина, цветоч­ные чешуи, пленки.

Вопросы на закрепление

1. Какие признаки характерны для растений класса Двудоль­ные?
2. Какие признаки характерны для растений класса Одно­дольные?
3. Дайте краткую характеристику основным семействам Дву­дольных растений.
4. Охарактеризуйте основные семейства класса Однодольные.

Растения в водоемах распределены группами, в зависимости от глубины воды.

На самом берегу растут прибрежные растения: гусиная лапка , незабудки и другие травы.

На мелких местах растут осока , тростник , камыш и рогоз с длинными листьями и коричневой бархатистой шишкой. Это - растения мелководья .

Нижние части этих растений погружены в воду, а верхние возвышаются над ней.

Камышимеет гладкий, прозрачный прочный стебель. На верхушке находится небольшая раскидистая метелка. Стебли используются как топливо, для плетения сумок и циновок.

Тростниквыше камыша, имеет прочный узловатый стебель. Его высота достигает четырех метров. На вершине стебля расположена красивая пышная коричневая метелка. Побегами и корневищами этих растений питаются многие животные водоема.

Следующая группа растений - это плавающие на поверхности водяные растения с листьями - белые кувшинки и желтые кубышки .

Интересным растением является пузырчатка .

На еще большей глубине встречаются водоросли . Кроме того на различной глубине свободно плавают мелкие растения. Это ряска , от обилия которой иногда вода кажется зеленоватой.

Все растения водоемов являются влаголюбивыми или водолюбивые.

С водоемами связана жизнь многих животных.

Сквозь прозрачную воду водоема можно увидеть, как стремительно проплывают стайки рыбок. В водоемах Пермского края (реках, озерах и прудах), где вода не сильно загрязнена, обитают различные рыбы. Это щука , лещ , судак , плотва , окунь , налим и др.

Тело рыб приспособлено к жизни в воде. Оно вытянуто и покрыто слизью. Это помогает рыбам легко двигаться. Хвостовой плавник служит хорошим рулем, а другие плавники поддерживают равновесие рыбы. Питаются рыбы растениями, насекомыми, а хищные рыбы, такие как щука, едят еще мелких рыбок и лягушек.

Животный мир водоемов края обогатился бобрами и ондатрами.

Бобра называют замечательным пловцом и четвероногим инженером, искусным строителем за его сооружения - хатки, плотины, каналы. У него красивая темно-коричневая шкурка, веслообразный хвост, лапы с перепонками. Бобры завезены из Воронежского заповедника и из Белоруссии. Из Курганского зверосовхоза завезена ондатра - водяная крыса. По образу жизни она напоминает бобра.

Животный мир водоемов по своему местообитанию делится на две основные группы. Первая - это зоопланктон, а вторая - бентос. Зоопланктон обитает непосредственно в толще воды, а бентос населяет дно водоема. Отдельные группы образуют организмы, которые живут на тех или иных предметах, а также рыбы. Итак, растения и животные водоемов - какие они?

Растения

Они заселили собой всю водную среду. В озерах и ручьях, в прудах и протоках растут и размножаются самые разнообразные представители мира флоры. За миллионы лет своей эволюции они прекрасно приспособились к условиям обитания в водоемах. Одни из них целиком погружены в воду, а другие растут над ее гладью. Некоторые из них вообще обитают на границе между водой, землей и воздухом. Расскажем о наиболее известных из них.

Аир болотный

Он образует на мелководье большие заросли. Его листья мощные и имеют мечевидную форму. Достигают длины до 1,5 метра. У имеется длинное корневище, покрытое следами от отмерших листочков. Эти корневища - известное лекарство от тех или иных заболеваний. Используют его и в кулинарии (пряности), и в косметике.

Камыш озерный

Это растение сосредотачивается по заболоченным берегам. Его корневище ползучее и имеет полую внутренность. Толстый стебель цилиндрической формы поднимается на высоту до 2 метров. Венчается он характерными колосками коричневого цвета, собранными в метелку. Короткие и жесткие листочки располагаются в нижней части стебля камыша. Заросли этого растения порой непроходимой стенкой окружают водоем, представляя его обитателям надежное укрытие.

Кувшинка

Это растение редко можно увидеть в проточных водах. В основном оно растет на болотах, прудах, в заводях и старицах. Его мощное корневище имеет крепкие придаточные корни, а овальные листья, сидящие на длинных черешках, плавают на воде. Одним из наиболее прекрасных водяных растений считается кувшинка белоснежная. Именно ей посвящено множество поэтических произведений и легенд.

Своя экосистема

Как известно, условия жизни в водоемах различных типов тоже являются разными. Именно поэтому видовой состав животных, обитающих в текучих водах, существенно отличается от животного мира, поселившегося исключительно в стоячей воде. В рамках данной статьи мы, конечно же, не сможем описать все разнообразие этой фауны, однако отметим основные населяющих такие водоемы.

Зоопланктон

Это самые популярные животные, живущие в водоемах. Термином «зоопланктон» принято называть простейшие микроорганизмы: инфузории, амебы, жгутиковые, корненожки. Именно они служат пищей для мальков и прочих мелких водных животных. Эти организмы достаточно малы по своим размерам, их невозможно увидеть человеческим глазом, поскольку для этого нужен микроскоп. Рассмотрим их на примере амебы.

Амеба обыкновенная

Это создание известно каждому человеку, достигшему школьного возраста. Амебы - это животные водоемов (фото в статье), являющиеся убежденными одноклеточными одиночками. Найти эти создания можно практически везде, где есть вода и частицы, пригодные в пищу: бактерии, маленькие сородичи, мертвая органика.

Амебы, или корненожки, - существа непривередливые. Они живут в озерах и морях, ползают по водным растениям. Иногда они поселяются в кишечниках у Амебы имеют и своих заморских родственников. Это так называемые фораминиферы. Они населяют исключительно морские воды.

Ветвистоусые рачки

Зоопланктон стоячих вод представлен преимущественно так называемыми ветвистоусыми рачками. Выглядят эти существа следующим образом. Их укороченное тельце заключено в раковинку, состоящую из двух створок. Их головка сверху покрыта панцирем, к которому прикрепляются две пары специальных усиков. Задние усики у этих рачков хорошо развиты и играют роль плавников.

Каждый такой усик разделяется на две веточки с густыми перистыми щетинками. Они служат для увеличения поверхности плавательных органов. На их тельце под панцирем располагается до 6 пар плавательных ножек. Ветвистые рачки - типичные животные водоемов, их размеры не превышают и 5 миллиметров. Эти существа - незаменимая часть экосистемы водоема, ведь они являются пищей для молодых рыб. Итак, перейдем к рыбам.

Щука

Щука и ее жертвы (рыбы, которыми она питается) - это животные пресных водоемов. Это типичный хищник, широко распространенный в нашей стране. Как и другие организмы, щуки на разных этапах своего развития питаются по-разному. Их мальки, только что вылупившиеся из икринок, обитают непосредственно на мелководье, в неглубоких заливчиках. Именно эти воды богаты своей экосистемой.

Здесь мальки щук начинают усиленно питаться теми самыми рачками и простейшими микроорганизмами, о которых мы говорили выше. Уже через две недели мальки переходят на личинок насекомых, пиявок и червей. Растения и животные водоемов нашей страны в разных регионах разные. Это мы говорим к тому, что не так давно ихтиологи обнаружили интересную особенность: щурята, обитающие в средней полосе России, уже с возраста двух месяцев отдают свое предпочтение молодым окунькам и плотве.

С этого времени рацион молодой щуки начинает заметно расширяться. Она с удовольствием поедает головастиков, лягушек, крупных рыб (иногда и крупнее себя в два раза!) и даже небольших птиц. Иногда щуки занимаются каннибализмом: они поедают своих собратьев. Стоит отметить, что рыбы и зоопланктон - это не единственные животные, живущие в водоемах. Рассмотрим и других их обитателей.

Паук-серебрянка

Его второе название - водяной паук. Это распространенное по всей Европе паукообразное существо, отличающееся от своих сородичей плавательными щетинками на задних лапках и тремя коготками на них. Свое название он заслужил благодаря тому, что его брюшко под водой светится серебряным светом. Паук не тонет благодаря специальному водоотталкивающему веществу. Встретить его можно в стоячих или медленно протекающих водах.

Питается паук-серебрянка разнообразными мелкими животными, которые запутываются в нитях его подводной паутинки. Иногда он сам ловит себе добычу. Если его улов оказался больше обычного, избыток он бережно укомплектовывает в своем подводном гнезде. К слову сказать, свое гнездо паук делает, прикрепляя нити к подводным предметам. Оно открыто книзу, водяной паук наполняет его воздухом, превращая в так называемый водолазный колокол.

Обыкновенный прудовик

Животные, обитающие в водоемах, во многом известны нам благодаря школьному учебнику зоологии. Вот и не исключение. Эти крупные улитки относятся к легочным моллюскам. Обитают по всей Европе, Азии, Северной Америке и Африке. В России живет наиболее крупный вид прудовиков. Размеры этой улитки - величина изменчивая, поскольку полностью зависит от тех или иных условий существования.

Его «домик» - это цельная раковина с одним-единственным отверстием внизу. Как правило, она закручена по спирали на 5-7 оборотов и расширяется книзу. Внутри раковины располагается мясистое слизистое тело. Время от времени оно высовывается наружу, образуя голову сверху и широкую и плоскую ногу снизу. При помощи этой ноги прудовик скользит по растениям и подводным предметам, словно на лыже.

Мы не зря отметили, что обыкновенные прудовики относятся к легочным моллюскам. Дело в том, что эти животные пресных водоемов дышат атмосферным воздухом, как и мы с вами. Прудовики при помощи своей «ноги» прилипают к нижней стороне водной пеленки, раскрывают свое дыхательное отверстие, набирая в себя воздух. Нет, легких у них нет, под кожей у них имеется так называемая легочная полость. Именно в ней хранится и расходуется набранный воздух.

Лягушки и жабы

Животные водоемов не ограничиваются лишь микроорганизмами, улитками и прочими мелкими беспозвоночными существами. Наряду с рыбами в озерах и прудах можно увидеть и земноводных - лягушек и жаб. Их головастики практически все лето плавают в водоемах с По весне амфибии устраивают «концерты»: они при помощи своих мешков-резонаторов горланят на всю окрестность, откладывая в воду икру.

Пресмыкающиеся

Если говорить о том, какие животные водоемов относятся к пресмыкающимся, то здесь, бесспорно, можно отметить Весь его образ жизни напрямую связан с поиском пищи. Охотится он на лягушек. Для человека эти змеи не представляют никакого вреда. К сожалению, многие неосведомленные люди убивают ужей, принимая их за ядовитых змей. Из-за этого численность этих животных заметно снижается. Еще одна водная рептилия - это, например, красноухая черепаха. Именно ее содержат в террариумах любители-натуралисты.

Птицы

Растения и животные водоемов во многом взаимосвязаны друг с другом, ведь первые защищают вторых! Особенно отчетливо это прослеживается в случае с птицами. Тяготение пернатых к водоемам во многом объясняется высокой кормностью этих мест, а также прекрасными защитными условиями (камыши и осока делают птиц незаметными). Основная масса этих животных зиждется на гусеобразных (гуси, утки, лебеди), воробьинообразных, веслоногих, поганкообразных, аистообразных и ржанкообразных птицах.

Млекопитающие

Куда же без них! Представители этого класса животных объяли собой весь Земной шар, распространившись везде, где только можно: в воздухе (летучие мыши), в воде (киты, дельфины), на земле (тигры, слоны, жирафы, собаки, кошки), под землей (землеройки, кроты). Несмотря на это, млекопитающих, связанных с пресными и стоячими водами, на территории нашей страны встречается не так уж и много.

Одни из них практически всю жизнь проводят в водоемах, не отходя от них ни на шаг (ондатра, ласка, выдра, выхухоль, бобр), а другие предпочитают пребывать не в воде, а рядом с ней У таких животных между пальцами лап имеются хорошо развитые плавательные перепонки, а в ушах и ноздрях расположены специальные клапаны, затыкающие эти жизненно важные отверстия во время погружения животного в воду.

Бурые и красные водоросли, общая характеристика, морфология, основы физиологии, специфика жизненных циклов, систематика, роль в биосфере и в жизни человека.

Красные водоросли, или Багрянки. Подавляющее большинство красных водорослей - морские обитатели, но встречаются они и в пресных водах.

Багрянки - многоклеточные организмы, имеющие нитчатую и пластинчатую структуру, и только немногие, наиболее примитивные, являются одноклеточными или колониальными формами. Многие из них - крупные растения, достигающие в длину нескольких десятков сантиметров, но среди них немало микроскопических форм. По форме красные водоросли бывают в виде нитей, кустиков, пластинок, корок, кораллов и др. Органами прикрепления служат ризоиды, присоски, подошвы. Окраска их слоевища меняется от ярко-красной до голубовато-зеленой и желтой. Это обусловлено тем, что в пластинчатых хроматофорах кроме хлорофилла содержатся красный пигмент фикоэритрин и синий фикоцианин.

Размножаются багрянки бесполым (спорами) и половым путем.

Бурые водоросли. Общим внешним признаком бурых водорослей, обитающих во всех морях земного шара, служит желтовато-бурая окраска их слоевища, обусловленная наличием в их клетках желтых и бурых пигментов (каротинов и ксантофиллов).

Слоевище бурых водорослей напоминает ветвистые кустики, пластинки, ленты, сложно расчлененные на стебле- и листовидные органы. Размеры таллома изменяются от нескольких сантиметров до 60- 100 м. Таллом нарастает в результате интеркалярного (вставочного) роста или вследствие постоянного деления верхушечной клетки. Для прикрепления кгрунту служат ризоиды или базальный диск - дисковидное разрастание в основании слоевища.

По морфологической и анатомической дифференцировке таллома бурые водоросли стоят на более высоком уровне, чем все другие группы. Среди них неизвестны ни одноклеточные, ни колониальные формы, ни талломы в виде простой неразветвленной нити. У большинства представителей талломы ложно- или истинно тканевого строения (выделяют ассимиляционные, запасающие, проводящие ткани).

Размножаются бурые водоросли бесполым (участками таллома или спорами) и половым способом. При половом размножении зигота без периода покоя прорастает в новое растение.

В цикле развития большинства бурых и красных водорослей происходит закономерное чередование поколений - гаметофита и спорофита.

Заросли крупных бурых водорослей иногда тянутся на десятки километров, образуя своеобразные подводные леса и луга на глубине 40- 100 м и более. Они служат кормом, местом размножения и укрытия многих видов животных, субстратом для микро-и макроорганизмов, одним из основных источников органики в водоемах.

Значение водорослей. Повсеместное распространение водорослей определяет их огромное значение в биосфере и хозяйственной деятельности человека. Благодаря способности к фотосинтезу они являются основными продуцентами громадного количества органических веществ в водоемах, которые широко используются животными и человеком.

Поглощая из воды углекислый газ, водоросли насыщают ее кислородом, необходимым всем живым организмам. Велика их роль в биологическом круговороте веществ.

В историческом и геологическом прошлом водоросли принимали участие в образовании горных и меловых пород, известняков, рифов, особых разновидностей угля, ряда горючих сланцев. Они явились родоначальниками растений, заселивших сушу.

Водоросли широко используются в народном хозяйстве, в том числе в пищевой, фармацевтической и парфюмерной промышленности. Их возделывают в больших масштабах в установках под открытым небом с целью получения биомассы как дополнительного источника белка, витаминов и биостимуляторов для животноводства. Так, установлено, что в морских водорослях присутствуют витамины А, В1 ,В2, В12, С и D, соединенияиода, брома и т. д.

Многие водоросли используются в пищу человеком. Наибольшее признание получила морская капуста (некоторые виды ламинарии и порфиры), которая, кроме того, применяется как лечебное и профилактическое средство при желудочно-кишечных расстройствах, склерозе, зобе, рахите и других заболеваниях.

Водоросли служат сырьем для получения многих ценных веществ: спиртов, лака, аммиака, органических кислот, иода, брома (бурые); агар-агара (красные). Агар-агар нашел широкое применение в биотехнологии в качестве твердой среды для культивирования бактерии, водорослей, грибов. В больших количествах его используют для изготовления мармелада, пастилы, мороженого и т, д.

В сельском хозяйстве водоросли применяются как органические удобрения под некоторые культуры и в качестве кормовой добавки в пищевом рационе домашних животных.

Некоторые водоросли (например, хлорелла, сценедесмус и др.) способны накапливать радионуклиды, что может использоваться для дополнительной очистки слабоактивных сточных вод АЭС.

Зеленые водоросли. Общая характеристика, морфология, основы физиологии, специфика жизненных циклов. Эволюция структур и способов размножения. Систематика, основные представители. Зеленые водоросли как предки высших растений. Роль в биосфере и в жизни человека.

Зеленые водоросли - самый обширный из всех отделов водорослей, насчитывающий по разным оценкам от 4 до 13 - 20 тысяч видов. Все они имеют зеленый цвет слоевищ, что обусловлено преобладанием в хлоропластах хлорофилла a и b над другими пигментами. Клетки некоторых представителей зеленых водорослей (Хламидомонас, Трентеполия, Гематококкус) окрашены в красный или оранжевый цвета, что связано с накоплением вне хлоропласта каротиноидных пигментов и их производных.

В морфологическом отношении они отличаются большим разнообразием. Среди зеленых водорослей встречаются одноклеточные, колониальные, многоклеточные и неклеточные представители, активно подвижные и неподвижные, прикрепленные и свободноживущие. Чрезвычайно велик и диапазон их размеров - от нескольких микрометров (что сравнимо по размерам с бактериальными клетками) до 1–2 метров.

Клетки одноядерные или многоядерные, с одним или несколькими хроматофорами, содержащими хлорофилл и каротиноиды. Хлоропласты покрыты двумя мембранами и обычно имеют стигму, или глазок, - фильтр, проводящий синий и зеленый свет к фоторецептору. Глазок состоит из нескольких рядов липидных глобул. Тилакоиды - структуры, где локализованы фотосинтетические пигменты - собраны в стопки (ламеллы) по 2–6. В переходной зоне жгутиков есть звездчатое образование. Жгутиков чаще всего два. Основной компонент клеточной стенки – целлюлоза.

У хлорофит встречаются различные типы питания: фототрофное, миксотрофное и гетеротрофное. Запасной полисахарид зеленых водорослей – крахмал – откладывается внутри хлоропласта. Хлорофиты также могут накапливать липиды, которые откладываются в виде капель в строме хлоропласта и в цитоплазме.

Многоклеточные слоевища нитевидные, трубчатые, пластинчатые, кустистые или иного строения и разнообразной формы. Из известных типов организации таллома у зеленых водорослей отсутствует только амебоидный.

Они широко распространены в пресных и морских водах, в почве и в наземных местообитаниях (на почве, скалах, коре деревьев, стенах домов и пр.). В морях распространено около 1/10 от общего количества видов, которые растут обычно в верхних слоях воды до 20 м. Среди них есть планктонные, перифитонные и бентосные формы. Иначе говоря, зеленые водоросли освоили три основных среды обитания живых организмов: воду – землю – воздух.

Зеленые водоросли обладают положительным (движение к источнику света) и отрицательным (движение от яркого источника света) фототаксисом. Кроме интенсивности освещения, на фототаксис влияет температура. Положительным фототаксисом при температуре 160°С обладают зооспоры видов родов Гематококкус, Улотрикс, Ульва, а также отдельные виды десмидиевых водорослей, у которых движение клеток осуществляется за счет выделения слизи через поры в оболочке.

Размножение. Для зеленых водорослей характерно наличие всех известных способов размножения: вегетативное, бесполое и половое.

Вегетативное размножение у одноклеточных форм происходит делением клетки пополам. Колониальные и многоклеточные формы хлорофит размножаются частями тела (слоевища, или таллома).

Бесполое размножение у зеленых водорослей представлено широко. Осуществляется чаще подвижными зооспорами, реже неподвижными апланоспорами и гипноспорами. Клетки, в которых образуются споры (спорангии), в большинстве случаев ничем не отличаются от остальных вегетативных клеток таллома, реже они имеют иную форму и более крупные размеры. Формирующиеся зооспоры могут быть голыми или покрытыми жесткой клеточной стенкой. Количество жгутиков у зооспор варьирует от 2 до 120. Зооспоры разнообразной формы: шаровидные, эллипсоидные или грушевидные, одноядерные, лишенные обособленной оболочки, с 2–4 жгутиками на переднем, более заостренном конце и хлоропластом в расширенном заднем конце. Обычно они имеют пульсирующие вакуоли и стигму. Зооспоры образуются одиночно или, чаще, в числе нескольких из внутреннего содержимого материнской клетки, выходят наружу через образующееся в оболочке круглое или щелевидное отверстие, реже вследствие ее общего ослизнения. В момент выхода из материнской клетки зооспоры иногда окружены тонким слизистым пузыре, в скором времени расплывающимся (род Улотрикс).

У многих видов вместо зооспор или наряду с ними образуются неподвижные споры – апланоспоры. Апланоспоры - споры бесполого размножения, у которых отсутствуют жгутики, но имеются сократительные вакуоли. Апланоспоры рассматривают как клетки, у которых приостановлено дальнейшее развитие в зооспоры. Они также возникают из протопласта клетки в числе одной или нескольких, но не вырабатывают жгутиков, а, приняв шаровидную форму, одеваются собственной оболочкой, в образовании которой оболочка материнской клетки не участвует. Апланоспоры освобождаются вследствие разрыва или ослизнения оболочек материнских клеток и прорастают после некоторого периода покоя. Апланоспоры с очень толстыми оболочками называются гипноспорами. Они обычно принимают на себя функцию покоящейся стадии. У автоспор, которые представляют собой уменьшенные копии неподвижных вегетативных клеток, отсутствуют сократительные вакуоли. Образование автоспор коррелирует с завоеванием наземных условий, в которых вода не может всегда присутствовать в достаточном количестве.

Половое размножение осуществляется гаметами, возникающих в неизмененных, слегка измененных или значительно преобразованных клетках – гаметангиях. Подвижные гаметы монадного строения, двужгутиковые. Половой процесс у зеленых водорослей представлен различными формами: гологамия, конъюгация, изогамия, гетерогамия, оогамия. При изогамии гаметы морфологически совершенно подобны друг другу и различия между ними являются чисто физиологическими. Зигота одевается толстой оболочкой, нередко со скульптурными выростами, содержит большое количество запасных веществ и прорастает сразу или после некоторого периода покоя. При прорастании содержимое зиготы у большинства видов делится на четыре части, которые выходят из оболочки и прорастают в новые особи. Значительно реже гаметы развиваются в новый организм без слияния, сами по себе, без образования зиготы. Такое размножение называется партеногенезом, а споры, образующиеся из отдельных гамет, – партеноспорами.

При гетерогамии обе гаметы различаются между собой по величине и иногда по форме. Более крупные гаметы, часто менее подвижные, принято считать женскими, меньшие по величине и более подвижные – мужскими. В одних случаях различия эти невелики, и тогда говорят просто о гетерогамии, в других весьма значительны.

Если женская гамета неподвижна и напоминает больше яйцеклетку, то подвижная мужская становится сперматозоидом, а половой процесс получает название оогамии. Гаметангии, в которых возникают яйцеклетки, называются оогониями, от вегетативных клеток они отличаются как по форме, так и по величине. Гаметангии, в которых образуются сперматозоиды, называются антеридиями. Зигота, получившаяся в результате оплодотворения яйцеклетки сперматозоидом, формирует толстую оболочку и называется ооспорой.

При типичной оогамии яйцеклетки крупные, неподвижные и развиваются чаще всего по одной в оогонии, сперматозоиды мелкие, подвижные, образуются в антеридии в большом количестве. Оогонии и антеридии могут развиваться на одной особи, в этом случае водоросли однодомные; если они развиваются на разных особях – двудомные. Оплодотворенная яйцеклетка одевается толстой бурой оболочкой; нередко соседние с ней клетки дают короткие веточки, которые обрастают ооспору, оплетая ее однослойной корой.

Жизненные циклы. У большинства представителей зеленых водорослей жизненный цикл гаплобионтный с зиготической редукцией. У таких видов диплоидной стадией является только зигота – клетка, получающаяся в результате оплодотворения яйцеклетки сперматозоидом. Другой тип жизненного цикла – гаплодиплобионтный со спорической редукцией – встречается у Ульвовых, Кладофоровых и некоторых Трентеполиевых. Для этих водорослей характерно чередование диплоидного спорофита и гаплоидного гаметофита. Гаплодиплобионтный жизненный цикл с соматической редукцией известен только у Празиолы. Наличие диплобионтного жизненного цикла у Бриопсидовых и Дазикладиевых подвергается сомнению.

У некоторых Улотриксовых одна и та же особь может давать начало как зооспорам, так и гаметам. В других случаях зооспоры и гаметы образуются на разных особях, т.е. жизненный цикл водорослей включает в себя как половую (гаметофит), так и бесполую (спорофит) форму развития. Спорофит обычно диплоидный, т.е. имеет в клетках двойной набор хромосом, гаметофит гаплоидный, т.е. имеет одинарный набор хромосом. Это наблюдается в тех случаях, когда мейоз происходит при образовании спор (спорическая редукция) и часть жизненного цикла водоросли от зиготы до образования спор проходит в диплофазе, а часть от споры до образования гамет в гаплофазе. Такой цикл развития характерен для видов рода Ульва.

В пределах Улотриксовых водорослей широко распространена зиготическая редукция, когда мейоз происходит при прорастании зиготы. Диплоидной в этом случае оказывается только зигота, весь остальной жизненный цикл протекает в гаплофазе. Значительно реже встречается гаметическая редукция, когда мейоз происходит при образовании гамет. В этом случае гаплоидными являются только гаметы, а весь остальной цикл диплоидный.

Систематика . До сих пор отсутствует единая устоявшаяся система зеленых водорослей, особенно в отношении группировки порядков в различные предлагаемые классы. Очень долго типу дифференциации таллома придавали основное значение при выделении порядков у зеленых водорослей. Однако в последнее время в связи с накоплением данных об ультраструктурных особенностях жгутиковых клеток, типе митоза и цитокинеза и др. очевидна гетерогенность многих таких порядков.

Отдел включает 5 классов: Ульвофициевые – Ulvophyceae, Брипсодовые – Bryopsidophyceae, Хлорофициевые – Chlorophyceae , Требуксиевые – Trebouxiophyceae , Празиновые – Prasinophyceae .

Экология и значение. Зеленые водоросли широко распространены по всему миру. Большинство из них можно встретить в пресных водоемах, но немало солоноватоводных и морских форм. Нитчатые зеленые водоросли, прикрепленные или неприкрепленные, наряду с диатомовыми и синезелеными являются преобладающими бентосными водорослями континентальных водоемов. Они встречаются в водоемах различной трофности (от дистрофных до эвтрофных) и с различным содержанием органических веществ (от ксено- до полисапробных), водородных ионов (от щелочных до кислых), при различных температурах (термо-, мезо- и криофилы).

Среди зеленых водорослей имеются планктонные, перифитонные и бентосные формы. В группе морского пикопланктона празиновая водоросль Остреококкус считается самой маленькой эукариотной свободноживущей клеткой. Есть виды зеленых водорослей, которые приспособились к жизни в почве и наземных местообитаниях. Их можно встретить на коре деревьев, скалах, различных постройках, на поверхности почв и в толще воздуха. В этих местообитаниях особенно распространены представители родов Трентеполия и Требуксия. Зеленые водоросли вегетируют в горячих источниках при температуре 35–52°С, а в отдельных случаях до 84°С и выше, нередко при повышенном содержании минеральных солей или органических веществ (сильно загрязненные горячие сточные воды заводов, фабрик, электростанций или атомных станций). Они также преобладают среди криофильных видов водорослей. Они могут вызывать зеленое, желтое, голубое, красное, коричневое, бурое или черное «цветение» снега или льда. Эти водоросли находятся в поверхностных слоях снега или льда и интенсивно размножаются в талой воде при температуре около 0 °С. Лишь немногие виды имеют стадии покоя, тогда как большинство лишены каких-либо специальных морфологических приспособлений к низким температурам.

В пересоленных водоемах преобладают одноклеточные подвижные зеленые водоросли – гипергалобы, клетки которых лишены оболочки и окружены лишь плазмалеммой. Эти водоросли отличаются повышенным содержанием хлористого натрия в протоплазме, высоким внутриклеточным осмотическим давлением, накоплением в клетках каротиноидов и глицерина, большой лабильностью ферментных систем и обменных процессов. В соленых водоемах они нередко развиваются в массовом количестве, вызывая красное или зеленое «цветение» соленых водоемов.

Микроскопические одноклеточные, колониальные и нитчатые формы зеленых водорослей приспособились к неблагоприятным условиям существования в воздушной среде. В зависимости от степени увлажнения их подразделяют на 2 группы: воздушные водоросли, обитающие в условиях только атмосферного увлажнения, и, следовательно, испытывающие постоянную смену влажности и высыхания; водновоздушные водоросли, подвергающиеся действию постоянного орошения водой (под брызгами водопада, прибоя и т. д.). Условия существования водорослей аэрофильных сообществ очень своеобразны и характеризуются, прежде всего, частой и резкой сменой двух факторов - влажности и температуры.

Сотни видов зеленых водорослей обитают в почвенном слое. Почва как биотоп имеет сходство и с водными и с воздушными местообитаниями: в ней есть воздух, но насыщенный водяными парами, что обеспечивает дыхание атмосферным воздухом без угрозы высыхания. Интенсивное развитие водорослей как фототрофных организмов возможно только в пределах проникновения света. В целинных почвах это поверхностный слой почвы толщиной до 1 см, в обрабатываемых почвах он немного толще. Однако в толще почвы, куда не проникает свет, жизнеспособные водоросли обнаруживаются на глубине до 2 м в целинных почвах и до 3 м – в пахотных. Это объясняется способностью некоторых водорослей переходить в темноте к гетеротрофному питанию. Многие водоросли сохраняются в почве в покоящемся состоянии.

Для поддержания своей жизнедеятельности почвенные водоросли имеют некоторые морфологические и физиологические особенности. Это относительно мелкие размеры почвенных видов, а также способность к обильному образованию слизи – слизистых колоний, чехлов и обверток. Благодаря наличию слизи, водоросли быстро поглощают воду при увлажнении и запасают ее, замедляя высыхание. Характерной чертой почвенных водорослей является «эфемерность» их вегетации – способность быстро переходить из состояния покоя к активной жизнедеятельности и наоборот. Они также способны переносить разные колебания температуры почвы. Диапазон выживаемости ряда видов лежит в пределах от -200 до +84 °С и выше. Наземные водоросли составляют важную часть растительности Антарктиды. Они окрашены почти в черный цвет, поэтому температура их тела оказывается выше температуры окружающей среды. Почвенные водоросли являются также важными компонентами биоценозов аридной (засушливой) зоны, где почва в летнее время нагревается до 60–80°С. Защитой от избыточной инсоляции служат темные слизистые чехлы вокруг клеток.

Своеобразную группу представляют эндолитофильные водоросли, связанные с известковым субстратом. Во-первых, это – сверлящие водоросли. Например, водоросли из рода Гомонтия сверлят раковины перловиц и беззубок, внедряются в известковый субстрат в пресных водоемах. Они делают известковый субстрат рыхлым, легко поддающимся различным воздействиям химических и физических факторов. Во-вторых, ряд водорослей в пресных и морских водоемах способны переводить растворенные в воде соли кальция в нерастворимые и отлагающие их на своих талломах. Ряд тропических зеленых водорослей, в частности Галимеда, откладывает в талломе карбонат кальция. Они принимают активное участие в постройке рифов. Гигантские залежи останков Галимеды, иногда достигающие 50 м в высоту, встречаются в континентальных шельфовых водах, связанных с Большим Барьерным Рифом в Австралии и других регионах, на глубине от 12 до 100 м.

Зеленые требуксиевые водоросли, вступая в симбиотические отношения с грибами, входят в состав лишайников. Около 85% лишайников содержат в качестве фотобионта одноклеточные и нитчатые зеленые водоросли, 10% - цианобактерии и 4% (и более) содержат одновременно синезеленые и зеленые водоросли. В качестве эндосимбионтов они существуют в клетках простейших, криптофитовых водорослей, гидр, губок и некоторых плоских червей. Даже хлоропласты отдельных сифоновых водорослей, например Кодиума, становятся симбионтами для голожаберных моллюсков. Эти животные питаются водорослями, хлоропласты которых остаются жизнеспособными в клетках дыхательной полости, причем на свету они очень эффективно фотосинтезируют. Ряд зеленых водорослей развивается на шерсти млекопитающих. Эндосимбионты, претерпевая морфологические изменения по сравнению со свободноживущими представителями, не теряют способности фотосинтезировать и размножаться внутри клеток хозяина.

Хозяйственное значение. Благодаря способности к фотосинтезу они являются основными продуцентами громадного количества органических веществ в водоемах, которые широко используются животными и человеком. Поглощая из воды углекислый газ, зеленые водоросли насыщают ее кислородом, необходимым всем живым организмам. Велика их роль в биологическом круговороте веществ . Быстрое размножение и очень высокая скорость ассимиляции (примерно в 3-5 раз выше, чем у наземных растений) приводят к тому, что за сутки масса водоросли увеличивается более чем в 10 раз. При этом в клетках хлореллы накапливаются углеводы (в селекционных штаммах их содержание достигает 60%), липиды (до 85%), витамины B, С и К. Белок хлореллы, на долю которого может приходиться до 50% сухой массы клетки, содержит все незаменимые аминокислоты. Уникальная способность видов Хлореллы ассимилировать от 10 до 18% световой энергии (против 1–2% у наземных растений) позволяет использовать эту зеленую водоросль для регенерации воздуха в замкнутых биологических системах жизнеобеспечения человека при длительных космических полетах и подводном плавании.

Ряд видов зеленых водорослей используют как индикаторные организмы в системе мониторинга водных экосистем. Наряду с фототрофным способом питания многие одноклеточные зеленые водоросли (хламидомонады) способны всасывать через оболочку растворенные в воде органические вещества, что способствует активному очищению загрязненных вод, в которых развиваются эти виды. Поэтому их применяют для очистки и доочистки загрязненных вод, а также как корм в рыбохозяйственных водоемах.

Некоторые виды зеленых водорослей используются населением ряда стран в пищу.

Поверхностные пленки зеленых водорослей имеют большое противоэрозионное значение. Слизистые вещества клеточных оболочек склеивают частицы почвы. Развитие водорослей влияет на структурирование мелкозема, придавая ему водостойкость и препятствуя выносу с поверхностного слоя.

Почвенные водоросли оказывают влияние и на рост и развитие высших растений. Выделяя физиологически активные вещества, они ускоряют рост проростков, особенно их корней.

Клетки водорослей способны аккумулировать из воды различные химические элементы, причем коэффициенты их накопления достаточно высоки. Мощными концентраторами являются пресноводные зеленые водоросли, особенно нитчатые. При этом интенсивность накопления в них металлов гораздо выше, чем в других пресноводных гидробионтах. Немалый интерес представляет способность водорослей концентрировать в себе радиоактивные элементы. Отмершие клетки водорослей удерживают накопленные элементы не менее прочно, чем живые, а в некоторых случаях десорбция из мертвых клеток меньше, чем из живых. Способность ряда родов (Хлорелла, Сценедесмус и др.) концентрировать и прочно удерживать в своих клетках химические элементы и радионуклиды позволяет использовать их в специализированных системах очистки для дезактивации промышленных сточных вод, например для дополнительной очистки слабоактивных сточных вод АЭС.

Некоторые зеленые водоросли являются антагонистами вируса гриппа, полиовируса и др. Выделяемые водорослями биологически активные вещества играют важную роль в обеззараживании воды и подавлении жизнедеятельности патогенной микрофлоры.

В специальных биологических прудах сообщества водорослей и бактерий используют для разложения и детоксикации гербицидов. Доказана способность ряда зеленых водорослей гидролизовать гербицид пропанил, который быстрее разрушается бактериями.

Тканевая дифференцировка высших растений, ее возникновение в эволюции. Типы тканей.

Среди растений, обитающих на Земле, есть одноклеточные, тело которых состоит из одной клетки. Это водоросли хлорелла, хламидомонада. У этих растений клетка представляет собой отдельный целостный организм. В ней протекают все процессы жизнедеятельности: питание, дыхание, образование и выделение веществ, размножение.

Растения, тело которых состоит из большого числа клеток, называются многоклеточными. Таких рас-тений большинство. Это некоторые водоросли, мхи, папоротники, голосеменные и цветковые растения. У многоклеточных растений клетки, как правило, различаются по строению и функциям. Одни выполняют функцию питания, другие - размножения, третьи - передвижения веществ.

Строение растений в процессе исторического развития постепенно усложнялось, увеличивалось чис-ло разных типов клеток. Если у одноклеточных водорослей тело состоит из одной клетки, то у мхов уже насчитывается около 20 разных типов клеток, у папоротников - около 40, а у покрытосеменных - около 80.

Группы клеток, сходные по строению, происхождению и приспособленные к выполнению одной или нескольких функций, называют тканью. Ткани, состоящие из одного типа клеток, называются простыми, а состоящие из разных типов – сложными или комплексными.

У растений различают образовательную ткань, покровную, механическую, проводящую, фотосинте-зирующую и запасающую.

Образовательная ткань (меристема). Эта ткань состоит из более или менее одинаковых клеток с тонкими оболочками, способных делиться. Клетки плотно прилегают друг к другу, содержат ядро, цитоплазму, не имеют заметных вакуолей. Они расположены в кончиках корней и верхушках побегов, у основания молодых листьев, стеблевых междоузлий, под корой стволов деревьев (камбий). Клетки образовательной ткани постоянно делятся, благодаря чему побег и корень растут в длину и в толщину, распускаются почки, бутоны, из семян вырастают проростки. Образовательная ткань обеспечивает рост растения, образование новых тканей и органов.

Покровная ткань. Клетки этой ткани плотно прилегают друг к другу и защищают органы расте-ний от неблагоприятных воздействий внешней среды: высыхания, механических повреждений. Благодаря покровной ткани растение взаимодействует со средой, через нее в клетку поступают необходимые вещества из окружающей среды и выделяются отработанные продукты. Например, через покровную ткань (устьица) листа в растении осуществляется газообмен и происходит испарение воды.

Механическая ткань. Образована эта ткань клетками с толстыми, нередко очень прочными оболочками, которые часто пропитываются жироподобными веществами. Поэтому ткань придает растению постоянную форму, обеспечивает его сопротивление на излом и изгиб. Механические ткани образуют скелет растения и обеспечивают его прочность, за что их называют еще опорными.

Фотосинтезирующая (ассимиляционная) ткань. Эта ткань состоит из тонкостенных живых клеток, в цитоплазме которых содержатся многочисленные хлоропласты. В них образуются органические вещества в процессе фотосинтеза. Фотосинтезирующая ткань имеет зеленую окраску. Она обусловлена со-держанием в хлоропластах хлорофилла - пигмента зеленого цвета. Кроме хлорофилла в клетках фотосинте-зирующей ткани в небольшом количестве содержатся и другие пигменты (желтые, оранжевые). Они погло-щают коротковолновые лучи и выполняют роль экрана, который защищает хлорофилл и клетку от губи-тельного воздействия этих лучей.

Запасающая ткань. Образована крупными живыми клетками с тонкими оболочками. В них откла-дываются запасные вещества: белки, жиры и углеводы. У одних растений запасные вещества отклады-ваются в семенах, у других - в корнях, стеблях, клубнях и т.д. В стеблях кактусов, в листьях алоэ хорошо развита водозадерживающая ткань, что позволяет растениям выдерживать солнечную жару, а также недостаток воды в почве. По мере расходования воды ткани растения теряют упругость, но после поглощения воды они восстанавливают свой прежний вид и размеры.

Проводящие ткани пронизывают все тело растения, образуя непрерывную разветвленную систе-му - от мельчайших корешков до самых молодых листьев. Проводящие ткани способствуют образованию восходящего и нисходящего тока в растении. Восходящий ток - это ток минеральных солей, растворенных в воде, идущих от корней по стеблю к листьям. Восходящий ток осуществляется по сосудам (трахеям) и тра-хеидам ксилемы. Нисходящий ток - это ток органических веществ, направляющихся от листьев к корням по ситовидным элементам флоэмы. Наиболее древними проводящими элементами ксилемы являются трахеиды - вытянутые клетки с за-остренными концами. Трахеиды имеют одревесневшую клеточную стенку с различной степенью утолще-ния. Различают кольчатые, спиральные, точечные, пористые и другие трахеиды. Сосуды представляют со-бой длинные полые трубки, образованные одним рядом мертвых клеток, поперечные перегородки между которыми растворились. Ситовидные трубки флоэмы - это живые клетки, вытянутые в длину, с ситовидными отвер-стиями на концах (в местах соприкосновения клеток). Флоэма и ксилема образуют сосудисто-волокнистые пучки. Флоэма и ксилема - комплексные ткани. Так, ксилема включает сосуды, трахеиды, паренхиму и древесинные волокна (не всегда). Флоэма состоит из ситовидных трубок и клеток-спутниц, паренхимы и иногда лубяных волокон.

Типы размножения высших растений.

I. Воспроизведение, сопровождающееся размножением: А - материнская особь, А -дочерние, подобные материнской.

II. Воспроизведение, не сопровождающееся размножением: Ж - материнская особь, перестающая существовать после образования дочерней.

III. Размножение без воспроизведения. Материнская особь А производит потомков В, не подобных ей.

IV. Образование потомства, не являющееся воспроизведением (потомок В не подобен материнской особи А) и не сопровождающееся размножением.

Типы размножения растений . Новые особи могут образоваться от родительских бесполым путем, т. е. без участия гамет и полового процесса, и половым путем, когда образованию дочерних особей обязательно предшествует половой процесс. При бесполом размножении в широком смысле родительская особь или разделяется на более или менее равные части (деление одноклеточных водорослей, партикуляция у многолетних трав, см. гл. V и VII), или отделяет от себя мелкие зачатки дочерних особей, способные развиться в самостоятельные растения. Разделение вегетативного тела или отделение от него вегетативных же зачатков, например почек, клубеньков,- это вегетативное бесполое размножение. При этом генотип потомства остается в принципе неизменным и каждый потомок" полностью воспроизводит материнское растение. Иногда же в качестве зачатков отделяются специализированные клетки, называемые спорами (греч. спора - посев, сеяние). У высших растений образование спор связано с редукцией числа хромосом, поэтому вырастающие из спор дочерние растения не похожи на материнские (не воспроизводят их). Размножение спорами хотя и является бесполым, поскольку спора прорастает без всяких слияний с другими клетками, но оно связано у высших растений с половым размножением в закономерном цикле воспроизведения (см. ниже).

При половом размножении генотип дочерних особей может изменяться и обогащаться за счет различных рекомбинаций индивидуальных признаков родителей.

Общая характеристика вегетативного размножения. Вегетативное размножение - это увеличение числа особей данного вида или сорта посредством отделения жизнеспособных частей вегетативного тела растения. Каждая отделившаяся часть живет какое-то время самостоятельно и, как правило, образует новые органы, нередко недостающие (на отделившемся побеге образуются корни, на частях корня - побеги). Таким образом, при вегетативном размножении обычна и типична регенерация - восстановление целого из части. Впрочем, довольно часто все необходимые органы создаются у будущей самостоятельной особи еще до отделения ее от материнской (например, новые розеточные побеги с придаточными корнями на концах усов земляники).

Цикл развития мохообразных и папоротникообразных в связи с приспособлением к наземным условиям жизни.

Папоротники имеют характерный, ни с чем не сравнимый вид. Это древесное или травянистое растение. Оно имеет видоизмененный побег, к которому при помощи черешка крепятся псевдолистки, или вайи. Это – первый эволюционный шаг к образованию у растений настоящей листовой пластины. Вайи исполняют две функции: первая – фотосинтез, вторая – спорообразование.

В грунте растение закрепляется при помощи подземного стебля – корневища. От него отходит множество вегетативных корней. В стебле папоротника сформированы ткани – проводящие и паренхимные, дающие растению возможность потреблять больше минеральных веществ и воды, чем его более низкоорганизованные коллеги по планете.

Жизненный цикл папоротника состоит из двух фаз – спорофита и гаметофита с преобладанием первой фазы над второй. На нижней части вайи образуются гаплоидные споры. Со временем спорангий раскрывается, споры падают на землю и прорастают. Именно этот заросток несет гаметы, женские и мужские. Но яйцеклетки и сперматозоиды одного растения вызревают в разное время, поэтому автооплодотворения не происходит. Как и у мхов, для совершения оплодотворения папоротникам необходима сильно увлажненная среда.

Из оплодотворенной зиготы развивается особь – спорофит. Сначала она использует питательные вещества, которые есть в заростке, а когда он отмирает, начинает питаться самостоятельно.

Мхи – двудомные растения, то есть на верхушках мужских растений расположены органы, продуцирующие сперматозоиды, а на верхушках женских – продуценты яйцеклеток. Но каждое растение независимо от пола обладает стеблем и листками. Они мелкие и содержат хлорофилл. У многих мхов листки нижнего яруса становятся желто-бурыми из-за разрушения пигмента в условиях недостаточной освещенности.

Корней у мхов нет. К грунту они крепятся ризоидами – многоклеточными волосообразными отростками.

Мхи размножаются спорами, которые вызревают в спорангии спорофита. Спорофит мха представлен ножкой с коробочкой. Но живет он недолго и быстро усыхает. Подсохшая коробочка открывается, и из нее просыпаются споры. Из них вырастает растение с гаплоидным набором хромосом – многолетнее, зеленое; женская или мужская особь. В жизненном цикле мха преобладает гаметофит над спорофитом.

Строение и развитие женского и мужского гаметофита у голосеменных и покрытосеменных растений.

Женский гаметофит у всех голосеменных развивается полностью внутри мегаспорангия и не выходит даже частично наружу, т. е. не соприкасается непосредственно с воздушной средой. Доступ к женскому гаметофиту осуществляется только через микропиле. Таким образом внутри семязачатка создаются наиболее благоприятные условия защиты женского гаметофита от высыхания. В результате происходит постепенная редукция и упрощение женского гаметофита и архегониев, возникает возможность очень раннего формирования яйцеклетки, и у некоторых голосеменных (вельвичия и гнетум) образуются даже особые неотенические безархегониальные гаметофиты.

Голосеменные отличаются от папоротников также развитием мужского гаметофита, строением и способом прорастания микроспор. У папоротников, где развитие гаметофита происходит обычно лишь после высеивания спор, прорастание спор происходит через так называемый тетрадный рубец, расположенный на проксимальном полюсе споры. У голосеменных, где мужской гаметофит сильно упрощается и его развитие ускоряется, первые деления ядра микроспоры происходят уже внутри микроспорангия. В связи с ранним развитием мужского гаметофита и образованием гамет еще внутри оболочки споры возникает необходимость в приспособлении, посредством которого микроспора может изменять свой объем. Таким приспособлением оказывается борозда на дистальном полюсе микроспоры, впервые возникающая у некоторых семенных папоротников и характерная для огромного большинства голосеменных. Борозда служит не только для регулирования объема пыльцевого зерна. Она становится местом выхода из микроспоры гаустории (у низших групп) или пыльцевой трубки (у гнетовых и хвойных), также являющихся новообразованиями. Таким образом, у голосеменных, в отличие от папоротников, отверстие для выхода содержимого микроспоры образуется на дистальном полюсе. Гаустория (присоска) типа саговниковых растет горизонтально и служит лишь для прикрепления и питания мужского гаметофита; настоящая пыльцевая трубка хвойпых и гнетовых растет вертикально и служит главным образом для проведения спермиев к яйцеклеткам, т. е. является проводником (вектором), а не только присоской. Хотя обычно оба эти образования называют пыльцевыми трубками, но морфологически и функционально они очень различны.

Наконец, следует отметить характерное для голосеменных (за исключением вельвичии, гнетума и секвойи вечнозеленой) нуклеарное (ядерное) дробление зиготы. В этом отношении они отличаются не только от низших групп, но и от покрытосеменных, для которых (за исключением лишь рода пион) характерно клеточное дробление зиготы.

Циклы развития голосеменных представляют собой как бы переходную ступень между циклами развития папоротников и покрытосеменных. Так, например, сосна образует шишки двоякого рода - мелкие мужские, не более 2,5 см в длину, и крупные женские, достигающие у некоторых видов 45 см в длину. Женская шишка состоит из ряда чешуек, на поверхности каждой из которых находится по две семяпочки. В каждой семяпочке имеется диплоидная макроспоровая материнская клетка. Последняя делится мейотически, с образованием четырех гаплоидных макроспор, из которых лишь одна функционирует и развивается в многоклеточный макрогаметофит. На каждом таком макрогаметофите имеется по 2- 3 женских половых органа (архегония), содержащих по одной крупной яйцеклетке. На нижней стороне каждой чешуйки мужской шишки находится по два микроспорангия. В этих микроспорангиях имеется большое число микроспоровых материнских клеток, каждая из которых делится мейотически и образует четыре микроспоры. Находящиеся в микроспорангии, или в пыльцевом мешочке, микроспоры подвергаются делению и образуют четырехклеточный микрогаметофит, или пыльцевое зерно. Свободная пыльца разносится ветром. Достигнув женской шишки, пыльцевое зерно проникает в семяпочку через особое отверстие - микропиле - и соприкасается с макроспорангием.

Может пройти больше года, прежде чем одна из клеток пыльцевого зерна превратится в пыльцевую трубку, которая прорастает через макроспорангий и достигает макрогаметофита. Другая клетка пыльцевого зерна делится, образуя не подвижный сперматозоид, как у низших растений, а два мужских генеративных ядра. Когда конец пыльцевой трубки достигает шейки архегония и вскрывается, из него выходят два мужских ядра, которые оказываются рядом с яйцеклеткой. Одно из них сливается с ядром яйцеклетки, образуя диплоидную зиготу, а другое исчезает. После оплодотворения зигота делится и дифференцируется, образуя зародыш спорофита, окруженный тканями женского гаметофита, а также тканями материнского спорофита. Весь этот комплекс представляет собой семя.

Ткани макрогаметофита, снабжающие развивающийся зародыш питательными веществами, образуют эндосперм. Однако они состоят из гаплоидных клеток, а не из триплоидных (3n), как клетки эндосперма покрытосеменных, хотя и те и другие служат для обеспечения зародыша питанием. После кратковременного периода роста, в течение которого формируются несколько листовидных семядолей, эпикотиль (дающий начало стеблю) и гипокотиль (дающий начало первичным корням), зародыш переходит в состояние покоя и остается в этом состоянии, пока не упадет на землю. Попав в благоприятные условия, семя прорастает и развивается в зрелый спорофит - сосну.

Цикл развития покрытосеменных растений.

У покрытосеменных еще происходит смена поколений - спорофита и гаметофита, однако гаметофит редуцирован до нескольких клеток, находящихся в тканях цветка спорофита. Спорофит - это обычные, хорошо знакомые нам деревья, кустарники или травы. Не у всех растений цветки легко различимы; мелкие зеленые цветки злаков и некоторых деревьев существенно отличаются от тех ярко окрашенных образований, которые мы обычно называем цветками.

Цветок покрытосеменных - это измененный побег, содержащий вместо обычных зеленых листьев концентрически расположенные листья, модифицированные для выполнения функции размножения. Типичный цветок состоит из концентрически расположенных элементов четырех типов, прикрепленных к цветоложу - расширенному концу цветоносного стебля. Самые внешние элементы - чашелистики - обычно бывают зеленого цвета и больше всех похожи на настоящие листья. Внутри кольца чашелистиков расположены лепестки, в большинстве случаев ярко окрашенные для привлечения насекомых или птиц, обеспечивающих опыление.

Непосредственно внутри кольца лепестков находятся тычинки - мужские части цветка. Каждая тычинка состоит из тонкой тычиночной нити с расположенным на ее конце пыльником. Пыльник представляет собой группу пыльцевых мешков (микроспорангиев), каждый из которых содержит материнские клетки микроспор, так называемые материнские клетки пыльцы. В результате мейоза каждая из этих диплоидных клеток образует четыре гаплоидные микроспоры, которые после деления ядра превращаются в молодые микрогаметофиты, или пыльцевые зерна.

В самом центре цветка расположено кольцо пестиков (или один пестик, образовавшийся в результате слияния нескольких пестиков). Пестик состоит из утолщенной полой нижней части - завязи и отходящего от нее длинного тонкого столбика, который вверху заканчивается уплощенным рыльцем. Последнее обычно выделяет липкую жидкость для улавливания и удерживания попавших на пестик пыльцевых зерен. Все эти части цветка чрезвычайно разнообразны по числу, расположению и форме. Цветок, содержащий и тычинки и пестики, называется обоеполым; цветки, лишенные либо тычинок, либо пестиков, - однополыми. Однополые цветки, содержащие только тычинки, называются тычиночными; однополые цветки, содержащие только пестики, называются пестичными. Ива, тополь и финиковая пальма относятся к числу растений, у которых одни особи несут только тычиночные цветки, а другие - только пестичные. Органы размножения цветковых растений - тычинки, пестики, рыльце, столбик и т. д. - были изучены и получили свои названия до того, как стали известны различные стадии чередования поколений, и до того, как был выявлен параллелизм основных черт цикла развития мхов, папоротников и цветковых растений.

В завязи, расположенной у основания пестика, находятся одна или несколько семяпочек. Последние представляют собой макроспорангий, окруженный 1 или 2 интегументами. Как правило, каждая семяпочка содержит одну материнскую клетку макроспоры, которая в результате мейоза образует четыре гаплоидные макроспоры. Одна из макроспор развивается в макрогаметофит; остальные три разрушаются. Ход развития макрогаметофита специфичен для каждого вида; в типичном случае макроспора значительно увеличивается и ее ядро делится. Два дочерних ядра мигрируют на противоположные концы клетки, каждое из них делится, а затем делятся и эти дочерние ядра. Образующийся таким образом макрогаметофит, называемый зародышевым мешком, представляет собой восьмиядерную клетку с четырьмя ядрами у каждого конца. По одному ядру с каждого конца перемещается к центру клетки; эти два ядра, лежащие рядом в центре клетки, называются полярными ядрами. Одно из трех ядер, лежащих на одном конце макроспорофита, становится ядром яйцеклетки, а два других и три ядра, находящиеся на другом конце, исчезают.

Гаплоидная микроспора развивается внутри пыльцевого мешка в микрогаметофит, или пыльцевое зерно. Ядро микроспоры делится, образуя крупное ядро пыльцевой трубки и меньшее по размерам генеративное ядро. В большинстве случаев на этой стадии пыльца освобождается и переносится ветром, насекомыми или птицами на рыльце того же или ближайшего цветка. Попав на рыльце, пыльца прорастает. При прорастании пыльцы образуется пыльцевая трубка, растущая по столбику вниз к семяпочке. Кончик пыльцевой трубки выделяет ферменты, растворяющие клетки столбика, так что создается возможность для дальнейшего ее прорастания. Ядро трубки остается в кончике растущей пыльцевой трубки. Генеративное ядро мигрирует в пыльцевую трубку и делится с образованием двух ядер - ядер спермиев. Зрелый мужской гаметофит состоит из пыльцевого зерна и пыльцевой трубки, ядра трубки и двух ядер спермиев, а также некоторого количества связанной с ними цитоплазмы.

Проникнув в макрогаметофит через микропиле, кончик пыльцевой трубки лопается, и оба генеративных ядра проникают в макрогаметофит. Одно из этих ядер перемещается к ядру яйцеклетки и сливается с ним; образующаяся в результате диплоидная зигота дает начало новому поколению спорофита. Другое генеративное ядро перемещается к двум полярным ядрам, после чего все три ядра сливаются и образуют ядро эндосперма, содержащее тройной набор хромосом. Иногда два полярных ядра сливаются в одно еще до появления генеративного ядра. Описанное явление двойного оплодотворения, приводящее к возникновению диплоидной зиготы и триплоидного (с тройным набором хромосом) эндосперма, специфично и характерно для цветковых растений.

После оплодотворения зигота многократно делится и формирует многоклеточный зародыш. В результате делений ядра эндосперма образуются клетки эндосперма, наполненные пита тельными веществами. Эти клетки, окружающие зародыш, снабжают его питанием. После оплодотворения чашелистики, лепестки, тычинки, рыльце и столбик обычно завядают и опадают. Семяпочка вместе с содержащимся в ней зародышем превращается в семя; ее стенки утолщаются и превращаются в жесткие наружные покровы семени. Семя состоит из зародыша и эндосперма с запасом питательных веществ, заключенных в прочную оболочку, которая возникла из стенки семяпочки. Благодаря семенам вид имеет возможность расселяться в новые местообитания и переживать периоды неблагоприятных внешних условий (например, зимой), губительные для взрослых растений.

Плоды . Завязь - нижняя часть пестика, содержащая семяпочки, - разрастается и превращается в плод. Таким образом, число семян, содержащихся в плоде, соответствует числу семяпочек. В строго ботаническом смысле слова плод - это зрелая завязь, содержащая семена - зрелые семяпочки. В обыденной жизни мы называем плодами такие ароматные, мясистые образования, как виноград, ягоды, яблоки, персики, вишни. Но бобы фасоли и гороха, зерна кукурузы, помидоры, огурцы и дыни, а также орехи, репей и крылатые плоды клена - это тоже плоды. Настоящий плод развивается только из завязи. Плод, возникающий из чашелистиков, лепестков или цветоложа, называется ложным плодом. Плоды яблони состоят преимущественно из разросшегося мясистого цветоложа; только сердцевина яблока происходит из завязи.

Метаморфоз вегетативных органов.

Метаморфозы - видоизменения органов, возникшие в процессе эволюции растений как следствие изменения или смены функций органов под влиянием комплекса условий среды.

Корнеплоды и корневые шишки служат для запасания веществ, необходимых для образования семян. Корнеплоды образуются при утолщении главного корня и нижней части побега (свёкла, брюква, турнепс, репа, редис, редька, морковь, петрушка, вех, борщевик), а корневые шишки формируются на боковых корнях (георгины, аспарагус, зопник клубненосный, лабазник шестилепестный) двух - или многолетних растений.

Втягивающие корни могут укорачиваться у своего основания. За счёт этого они втягивают луковицы, корневища, клубни глубже в почву, где их почки защищены от неблагоприятных факторов. Втягивающие корни легко узнаются по поперечным полоскам на утолщённых основаниях. Они характерны для такого растения, как лилия - саранка, у которой с возрастом луковица погружается всё глубже в почву. Хорошо выражены у клубнелуковиц гладиолуса. Очевидно, их можно обнаружить и у других растений с луковицами, корневыми шишками и погружающимися корневищами. Известно, что у земляники, медуницы, копытня, фиалки, манжетки, гравилата надземные побеги с чешуевидными и зелёными розеточными листьями теряют фотосинтезирующие листья и втягиваются в почву придаточными корнями, становясь корневищами.

Бактериальные клубеньки. Боковые корни ряда растений приспособлены к симбиозу с некоторыми азотофиксирующими бактериями. В клубеньках из молекулярного азота воздуха синтезируются органические вещества, часть из которых используется растением. Кроме бобовых, способны образовывать на корнях клубеньки лох, ольха, облепиха. Бобовые, благодаря дополнительному источнику азота, богаты белками. Они дают ценные пищевые и кормовые продукты, обогащают почву азотистыми веществами (на 1 га почвы 200-300 кг азота) поэтому их часто используют в качестве "зелёных удобрений", а облепиху - при рекультивации нарушенных земель.

Микориза (грибокорень). Корни многих растений сожительствуют с почвенными грибами, образуя микоризу ("грибокорень"). Гифы грибов облегчают корням восприятие воды и минеральным веществ из почвы, передают им некоторые органические вещества витамины, регуляторы роста. Гриб получает от высших растений углеводы и другие питательные вещества. Микоризу образует большая часть дикорастущих и культурных трав и деревьев - представителей голосеменных, однодольных (75%) и двудольных (80-90% от общего числа видов). Растения, например древесные лучше растут в присутствии гриба, а семена орхидных только в этом случае прорастают. У деревьев грибные нити обычно располагаются снаружи (в виде чехла) и в поверхностных тканях корней, лишенных в этом случае корневых волосков. При сожительстве с травами споры грибов проникают, как правило, внутрь корней, которые могут усиленно при этом ветвиться и образовывать вздутия. Выпадение кислотных дождей вызывает сокращение видового разнообразия микоризообразующих грибов и разрушение микория Эти данные были получены при изучении сосны, берёзы и пихты! Видоизменения побегов. Побеги могут накапливать в паренхиме стебля или листьев различные вещества, необходимые для цветения или перенесения засушливых условий. Запасающие побеги обычно находятся под землёй и несут на себе чешуевидные листы и почки возобновления. Благодаря этому растения становятся многолетними, могут размножаться в условиях где затрудняется семеношение и захватывать новые территории. Иногда вместо листья функцию фотосинтеза выполняют стебли. Побеги могут превращаться в усики или колючки.

Мир животных представлен на Земле огромным многообра­зием. В настоящее время насчитывается более 1,5 млн. различ­ных видов животных.

Животные - это живые организмы, которые имеют много общего с растениями в строении и жизнедеятельности. Однако между ними есть и существенные различия. Растения харак­теризуются ростом в течение всей жизни, а у животных окон­чательные размеры формируются после определенного периода роста. Растения в большинстве своем неподвижны, ведут при­крепленный образ жизни; животные же активно передвигают­ся в поисках пищи. Главное отличие животных и растений состоит в разных способах питания. Растения создают органи­ческие вещества; животные живут за счет растений и других животных, так как питаются уже готовыми органическими веществами. С подвижностью связана и другая важная особен­ность животных - их клетки лишены наружной твердой оболочки.

Чтобы составить представление о животном мире в целом, надо обратиться к классификации (как и при изучении расте­ний). Разработанная зоологами система животного мира состоит из видов, родов, семейств, отрядов, классов и типов. Типы про­стейших, кишечнополостных, червей (плоских, круглых, коль­чатых), моллюсков, членистоногих объединяются в отдел бес­позвоночных животных. Тип хордовых (позвоночных) представлен несколькими классами животных.

Беспозвоночные животные. Все они характеризуются тем, что не имеют внутреннего скелета, позвоночника. Мир этих животных делится на две половины: одноклеточные и много­клеточные. Одноклеточные животные представлены единствен­ным типом - простейшими.

Тип Кишечнополостные. В процессе развития живот­ного мира на Земле появились многоклеточные животные, древ­нейшими представителями которых являются кишечнополост­ные. Тело животных этого типа состоит из множества клеток, расположенных в два слоя. Группы клеток этих слоев выпол­няют различные функции. У многих представителей есть скелет, расположенный между двумя слоями.

Кишечнополостные живут исключительно в воде, главным образом в морях и океанах (медуза, актиния, коралл). В пресных водоемах средней полосы тоже можно встретить представителя этого типа - гидру. Большинство этих животных ведут сидячий образ жизни. Ротовое отверстие кишечнополостных снабжено щупальцами, на которых располагаются стрекательные, или крапивные, клетки. Ими животные парализуют свою добычу, а также защищаются от врагов.

Кольчатые черви характеризуются еще более высоким уровнем развития. Тело этих червей сегментировано, расчленено на однородные части. У кольчатых червей впервые в истории животного мира появляется кровеносная система. Хорошо раз­виты нервная и выделительная системы.

Типичным представителем кольчатых червей является до­ждевой червь. У него хорошо развита мускулатура, которая путем сокращения позволяет ему передвигаться. Специальных органов дыхания у дождевых червей нет. Эту функцию выпол­няет кожа. Дождевые черви, пропуская через свой организм почву, улучшают ее химический состав, плодородие, разрыхля­ют, перепахивают ее.

Тип Моллюски. В строении моллюсков представлено дальнейшее усложнение систем органов. Тело этих животных состоит из головы, туловища и ноги. Нога - это брюшная, часть тела, имеющая вид широкой подошвы и служащая органом передвижения.

Для моллюсков типичными являются мантия и раковина. Мантия - это особая складка, в полости которой расположены органы дыхания (жабры или легкие). Раковина играет опор­ную, двигательную и защитную роль, т. е. выполняет функ­цию наружного скелета. На голове моллюска расположены ротовое отверстие, органы чувств и щупальца для схватывания добычи. В глотке имеется терка, выполняющая роль зубов и служащая для соскабливания растительной пищи и ее пере­тирания.

Повсюду в наших водоемах живут представители типа мол­люсков - беззубка, перловица, прудовик, катушка, лужанка. Наземные моллюски - улитка и слизень - причиняют вред культурным растениям.

В теплых морях и океанах обитают головоногие моллюски (кальмар, осьминог). Это самые подвижные и крупные предста­вители данного типа. Некоторые кальмары достигают 18 м в длину. На голове у них расположены щупальца, представляющие собой сильно измененную ногу. Питаются головоногие рыбой и позвоночными. Мясо кальмара и осьминога употребляют в пищу.

Тип Членистоногие. Этот тип выделяется среди беспо­звоночных своим разнообразием, числом видов и приспособле­нием к жизни в различных условиях. Живут членистоногие на суше, в воде, в почве; они являются наиболее распространенны­ми на нашей планете животными.

Тело членистоногих покрыто плотным покровом хитина (ро­говое вещество), который служит наружным скелетом и выпол­няет защитную функцию. Членистоногие - самые высокоорга­низованные животные среди беспозвоночных. Наиболее типич­ными представителями типа членистоногих являются классы ракообразных, паукообразных и насекомых.

Приспособленность к полету обнаруживается у многих насе­комых. Например, стрекоза с помощью двух пар легких про­зрачных крыльев летает очень быстро, добывая пищу (комаров, мух) на лету. Сложные глаза стрекозы, занимающие почти всю голову, позволяют ей хорошо видеть вокруг и быстро изменять направление полета. Приспособление к длительному полету вы­ражено у пчел и некоторых жуков. Наряду с крыльями у них есть воздушные мешки, расположенные в брюшке и облегчаю­щие полет.

Ротовые органы насекомых весьма разнообразны (грызущие, лижущие, сосущие и колющие). Их строение зависит от харак­тера пищи. Так, насекомые, которые питаются растительной пищей, имеют грызущий ротовой аппарат (кузнечик, майский жук), а бабочки, питающиеся нектаром цветов, - мягкий и гибкий сосущий хоботок.

Характерная особенность насекомых - хорошее развитие нервной системы и органов чувств. Многие насекомые, напри­мер пчелы и муравьи, отличаются сложными формами пове­дения.

Представители этого класса подразделяются на насекомых с полным и неполным превращением. При неполном превращении из яйца появляется личинка, похожая на взрослую особь. Затем личинка несколько раз линяет и постепенно превращается во взрослое насекомое. К таким насекомым относятся отряды та­ракановых, богомоловых, прямокрылых (саранча, кузнечик), полужесткокрылых (клоп) и ряд других.

Насекомые с полным превращением отличаются тем, что все они в личиночной стадии не похожи на взрослых насекомых и в своем развитии после личинки проходят стадию куколки. Это отряды чешуекрылых (бабочка), жуков (жужелица), перепонча­токрылых (пчела, оса), двукрылых (муха) и т. д.

Значение насекомых в жизни природы и человека огромно. Некоторые из них опыляют растения (пчела, шмель, бабочка), что помогает их размножению. Насекомые, живущие в почве, способствуют улучшению ее состава и плодородия. Огромная масса насекомых является санитарами в природе (навозник, мертвоед), так как живет за счет падали. Насекомыми в свою очередь питаются другие животные.

Вместе с тем некоторые насекомые приносят большой вред сельскому и лесному хозяйству (тля, саранча, непарный и кольчатый шелкопряды, короед), являются вредителями жи­вотноводства (слепень), переносчиками многих болезней (муха, комар).

Позвоночные животные. Высшим подтипом хордовых явля­ются позвоночные, включающие классы рыб, земноводных, пре­смыкающихся, птиц и млекопитающих. Для позвоночных ха­рактерен внутренний скелет, основой которого является проч­ный осевой стержень - хорда или позвоночник. Позвоночные имеют две пары конечностей - передние и задние.

Все позвоночные имеют тело, состоящее из головы, хвоста, туловища, конечностей (две пары). Внутренние органы распо­ложены вдоль осевого скелета; кровеносная система замкну­тая; нервная система, органы чувств отличаются очень большой сложностью, совершенством строения. Позвоночные представля­ют собой наивысший этап усложнения строения животных, отличающихся сложной психической деятельностью.

Класс Рыбы. Это водные позвоночные животные, вся организация которых приспособлена к активному подвижному образу жизни в воде. Дышат рыбы жабрами, передвигаются (плавают) с помощью хвоста как части тела и плавников (органы передвижения), среди которых основная роль принадлежит хвос­товому плавнику. Последний выполняет роль руля. Чешуйчатый покров защищает тело рыб от повреждений. Чешуя покрыта слизью, благодаря чему рыба легко скользит в воде. Движение рыбы в воде облегчает и форма тела - вытянутая, обтекаемая, сжатая с боков.

У большинства рыб имеется плавательный пузырь - орган, связанный с плаванием. Он облегчает общий вес тела рыбы в воде, а также помогает ей держаться на разных глубинах (сжи­маясь и расширяясь).

В зависимости от различных условий, рыбы приспособились жить в разных слоях воды: в толще (сельдь, плотва), на дне (камбала), в зарослях водных растений (щука, окунь). Обитают рыбы в соленых и пресных водах; по способу питания одни из них - хищники (щука), другие - растительноядные (плотва), питающиеся водорослями и беспозвоночными. В связи с этим у рыб наблюдается большое многообразие форм.

По экологическим особенностям (по отношению к составу воды и месту обитания) рыб делят на морских (сельдь, треска), проходных (лосось, белуга, осетр) и пресноводных (карась, щука, карп). Проходные живут в морях, а для икрометания входят в реки.

Размножаются рыбы икрой. Самка выметывает икру в воду, самец выпускает семенную жидкость. Оплодотворение происхо­дит в воде. Большинство рыб не проявляет инстинкта заботы о потомстве, а их существование в природе поддерживается лишь огромным количеством выметанной икры (до 90 ООО икринок у судака).

С наступлением холодов основная масса рыб прекращает питаться и двигаться, залегает на зимовку в глубокие ямы, нередко покрываясь толстым слоем слизи.

Без рыб невозможно представить себе жизнь водоемов суши и Мирового океана: ведь они - самые массовые и подвижные позвоночные. Питаясь в основном водными растениями, бес­позвоночными животными, рыбы сами становятся пищей для многих других видов животных. Так образуются сложные пи­щевые связи, которые обеспечивают нормальное функциониро­вание водных систем.

Рыбы - важнейший продукт питания человека. Наибольшее промысловое значение имеют сельдевые и тресковые рыбы. Мно­го ценных промысловых рыб обитает в пресных водоемах (судак, лещ, сазан и т. д.).

Класс Земноводные, или Амфибии. Земноводные являются промежуточной группой животных между наземными и водными. К ним относятся лягушка, жаба, тритон, саламанд­ра. Земноводные стали первыми наземными позвоночными, со­храняя тесную связь с водной средой и потребность в опреде­ленной влажности атмосферы. Это можно объяснить недостаточ­ным развитием легких, дополнительным кожным дыханием, которое осуществляется только во влажной атмосфере. Их тон­кая, нежная кожа должна быть постоянно влажной, поэтому земноводным приходится жить в сырых местах. Размножение у них возможно только в воде, так как их яйца лишены оболочек и ничем не защищены от высыхания.

Среди земноводных есть виды, которые живут в воде (тритон, озерная и прудовая лягушки), они имеют более примитивную организацию, чем наземные (травяная лягушка, жаба). Водные животные ведут дневной образ жизни, а сухопутные - ночной. Кожа амфибий покрыта обильной слизью, у некоторых видов (жерлянка, жаба) слизь не только увлажняет кожу, но и служит защитным приспособлением против врагов, так как обладает ядовитыми свойствами.

Все земноводные питаются животной пищей, в основном беспозвоночными (насекомые, слизни), вредителями лесного и сельского хозяйства. С наступлением холодов они впадают в спячку: лягушки зимуют на дне водоемов, жабы - под корнями деревьев.

Класс Пресмыкающиеся, или Рептилии. Это первые настоящие наземные позвоночные. По морфологическим особенностям пресмыкающиеся стоят значительно выше земно­водных. В связи с жизнью на суше у них развился защищающий тело от иссушения плотный роговой покров. Размножение про­исходит на суше (откладывание яиц и живорождение). Дыхание легочное. Обитание на суше сделало их конечности более мощ­ными. Сложно устроенная нервная система и совершенные ор­ганы чувств позволили пресмыкающимся гораздо лучше, чем земноводным, приспособиться к различным условиям существо­вания (в воде, лесу, пустыне).

Из пресмыкающихся наиболее распространены ящерица, змея, черепаха, крокодил. Температура тела у них непостоян­ная, животные активны только в теплое время года. На зиму в умеренном климате они впадают в спячку. Питаются пре­смыкающиеся в основном животной пищей, поэтому у многих хорошо развиты зубы. Ящерица уничтожает огромное количе­ство вредных насекомых и моллюсков.

Класс Птицы. Птицы относятся к специализированной ветви высших позвоночных, приспособившихся к полету. Наи­более характерную черту внешнего строения птиц легко заме­тить - это перьевой покров. Перья придают телу птицы обте­каемую форму, способствуют терморегуляции, сохраняя тепло, уменьшают потерю воды через кожу, предохраняют кожу от повреждений. Передние конечности превратились в крылья - органы полета. Поскольку птицы летают по воздуху, у них выработались специальные приспособления: легкий и прочный скелет, облегченный, лишенный зубов клюв, подвижная шея. Полеты помогают птицам быстрее найти пищу, спастись от врагов, выбрать места для отдыха и размножения.

У птиц постоянная высокая температура тела (около 40 С), что связано со значительной интенсивностью обмена веществ. Прогрессивные черты организации птиц выражены в более со­вершенном размножении (высиживание яиц и выкармливание птенцов). Высокий уровень развития нервной системы позволяет птицам лучше приспособиться к окружающей среде.

Образ жизни птиц зависит от климатических условий, ха­рактера пищи и способов ее добывания, особенностей гнездовий. Выделяют следующие экологические группы: бегающие птицы (страус, дрофа), водные обитатели (пингвин), водоплавающие (гусь, утка), болотные (цапля, аист), дневные хищники (орел, ястреб), ночные хищники (сова), древолазы (дятел), наземные (куриные), мелкие птицы отряда воробьинообразных (ворона, воробей, синица, ласточка), летающие (все птицы, кроме страуса и пингвина).

По характеру питания птицы бывают растительноядные (снегирь, глухарь), насекомоядные (ласточка, синица) и хищ­ные (орел).

По типу выведения птенцов птицы подразделяются на вы­водковых (куриные, гусеобразные и т. д.) и птенцовых (воробьи­ные, дятловые и т. д.).

У птиц сложные инстинкты - постройка гнезд, пение, забота о потомстве, перелеты. Все это связано с большим развитием у них головного мозга, чем у пресмыкающихся.

Одна из интереснейших сторон поведения птиц - это еже­годные миграции (перелеты). Перелеты позволяют птицам из­бегать неблагоприятных сезонных условий (холода и бескорми­цы). Большинство птиц лесной зоны относятся к перелетным (ласточка, кукушка, славка, кулик, цапля и т. д.). Птицы, жи­вущие в пределах небольшой гнездовой территории, относятся к оседлым, например воробей и галка. Кочующие птицы кочуют в границах гнездовой области вида (синица, дятел, снегирь, свиристель).

Птицы имеют большое значение в жизни человека. Они уничтожают огромное количество вредных насекомых, грызу­нов, оказывают человеку неоценимую услугу в охране лесов, полей и садов от различных вредителей. Домашние птицы дают ценные продукты питания, перья и пух.

Птицы украшают природу своим пением, живостью поведе­ния, окраской оперения. Певчие птицы - огромное живое бо­гатство наших лесов. Они нуждаются в нашей защите и заботе. Надо много и умело потрудиться, если мы хотим постоянно видеть и слышать птиц в садах, парках, лесах (развешивание гнездовий, подкормка).

Класс Млекопитающие, или Звери. Млекопитаю­щие - самые высокоорганизованные животные на нашей пла­нете. Они очень многочисленны, широко распространены по всему земному шару (отсутствуют только в Антарктиде), при­способлены к жизни на суше (большинство), в воде, воздухе, почве.

К основным прогрессивным чертам этого класса надо отнести прежде всего высокое развитие центральной нервной системы, особенно коры больших полушарий головного мозга, обеспечи­вающей сложные и совершенные приспособительные реакции на условия среды. Кроме того, к прогрессивным чертам живот­ных этого класса относятся также живорождение и выкармли­вание детенышей молоком, что дает им возможность размно­жаться в различных условиях. У млекопитающих постоянная температура тела.

Млекопитающие имеют морфологические признаки: тело по­крыто шерстью (волосами), что очень важно для терморегуля­ции; кожа богата железами (потовые, сальные, пахучие, млеч­ные); зубы дифференцированы на резцы, клыки и коренные. Благодаря последнему обстоятельству, можно использовать раз­нообразные корма.

Внешний облик этих животных разнообразен, он находится в прямой зависимости от условий среды и образа жизни. Чаще всего встречаются наземные четвероногие звери. Они имеют хорошо развитые конечности, высоко поднятое над землей тело, хорошо развитый шейный отдел.

Из наземных зверей многие живут в лесу: белка ведет дре­весный образ жизни и питается в основном семенами хвойных растений; олень, лось, медведь, заяц-беляк питаются разнооб­разной растительной пищей. Лесная куница, соболь хорошо передвигаются по деревьям, питаются ягодами, орехами, мел­кими животными. Хищные звери - лиса, ласка, горностай, хорь.

Подземные животные, которые приспособились жить в почве (землерои), - кроты. Они имеют цилиндрическое тело, короткие ноги с крепкими длинными когтями. Питаются кроты дожде­выми червями и личинками насекомых.

Обитателями открытых пространств являются копытные (олень, антилопа), грызуны (суслик, хомяк, заяц-русак), хищ­ные (волк, тигр). Копытные приспособились к быстрому бегу по земле, к грубой растительной пище. У грызущих млекопи­тающих сильно развиты резцы, клыков нет. Заяц-русак пита­ется растительной пищей (кора осин, яблонь), передвигается прыжками, задние конечности сильно развиты. Мелкие гры­зуны (сурок, землеройка, полевка) роют себе норы и используют их для хранения запасов, выведения потомства, защиты от врагов. Хищные, питаясь животной пищей, быстро бегают, преследуют и выслеживают свою добычу.

Водные звери приспособлены к водному образу жизни. Среди них есть такие, которые жить без воды не могут, но одновременно обитают и на суше, так как корм добывают и в воде и на суше (бобр, ондатра). Лучше других приспособлены к водной жизни ластоногие. Тюлень живет в основном в воде, добывает там пищу, но размножается на суше. Наиболее приспособлены к жизни в воде китообразные. Тело этих животных имеет рыбообразную форму, волосяной покров остался на немногих участках тела, передние конечности превратились в ласты, задних конечностей нет. Кит, как и другие млекопитающие, дышит легкими, под­нимаясь на поверхность воды. Детенышей кит рождает и вы­кармливает молоком в воде.

Многие звери умеренного пояса готовятся к холодному пе­риоду года - зиме: усиленно питаются, линяют (меняют воло­сяной покров на зимний, более длинный и пышный, с под­шерстком), что позволяет им легче перенести низкие зимние температуры. Некоторые млекопитающие зимой впадают в спяч­ку, например медведь, хомяк, барсук, суслик; другие делают запасы корма на зиму (белка, бобр). Многие звери активны и в зимний период, так как могут прокормиться (волк, лиса, лось, заяц).

Значение млекопитающих в жизни человека очень велико и разнообразно. К классу млекопитающих относятся многие до­машние животные. Их роль в народном хозяйстве огромна: они дают человеку необходимые продукты питания и сырье для промышленности. Ряд млекопитающих стал предметом охотни­чьего промысла.

Среди млекопитающих есть серьезные вредители сельского хозяйства и разносчики заразных болезней (грызуны-вредители и т.д.) - с ними приходится вести борьбу.

Домашние животные. Подавляющее большинство этих жи­вотных - представители класса млекопитающих. Домашними эти животные называются потому, что приручены человеком, живут под его опекой, размножаются под его контролем, раз­водятся для различных хозяйственных целей. Эти животные очень сильно изменились и не могут жить самостоятельно в естественных условиях. Домашние животные обладают эколо­гической пластичностью: они могут быстро приспосабливаться к изменяющимся условиям под влиянием искусственного отбо­ра, воспитания.

К домашним млекопитающим относятся крупный рогатый скот, овца, коза, верблюд, свинья и т. д. Крупный рогатый скот (корова, як, буйвол) используется как рабочий, молоч­ный и мясной. Выведено огромное количество разнообразных пород овец (овчинно-шубные, тонкорунные, каракульские, курдючные). Коз разводят ради мяса, молока, шерсти. Вер­блюд - незаменимое тягловое и ездовое животное для пус­тынных областей, к тому же еще дает шерсть, молоко и мясо.

Большое значение для человека имеют лошадь, осел, собака, кролик и многие другие домашние животные.

К домашним животным относятся и птицы - курица, гусь, утка, индейка. Их разводят ради мяса, яиц, пера и пуха.

Вопросы и задания. 1. В чем состоят основные отличия животных от растений? 2. Какие беспозвоночные живот­ные вашего края часто встречаются? 3. Докажите, что позвоночные являются высшим этапом развития живот­ного мира. 4. Как рыбы приспособлены к жизни в воде? 5. В чем причина миграции птиц? 6. Каково значение птиц в природе и жизни человека? 7. Дайте характерис­тику основным экологическим группам млекопитающих. 8. Чем домашние животные отличаются от диких?