Модуль 1. Неживая природа (стр. 2 )

Некоторые бактерии способны к образованию эндоспор, т. е. спор, находящихся внутри клетки. Эндоспоры следует рассматривать как стадию покоя в жизненном цикле клетки, связанную обычно с действием неблагоприятных факторов среды, которые проявляются при достижении бактериальной культурой определенного возраста.

Многие бактерии подвижны, что связано с наличием у них одного или нескольких жгутиков.

Большинство бактерий размножается путем бинарного поперечного деления клетки.

Процессы обмена веществ, способы добывания энергии и питания у бактерий чрезвычайно разнообразны. Бактерии характеризуются многообразием типов питания. Большинство бактерий – гетеротрофы, они не способны синтезировать органические соединения из простых неорганических молекул, а должны получать их в готовом виде. Гетеротрофные микроорганизмы подразделяют на сапрофитов и паразитов. Самая большая группа гетеротрофных бактерий – сапрофиты (или сапробионты). Им принадлежит роль санитаров нашей планеты. Паразиты живут за счет органических веществ живой клетки.

Другие бактерии все потребности в углероде, необходимом для синтеза органических веществ тела, удовлетворяют исключительно за счет углекислоты. Они называются автотрофами.

Каждый организм для поддержания жизни и осуществления процессов, совокупность которых составляет обмен веществ, нуждается в постоянном и непрерывном притоке энергии. Фотосинтезирующие бактерии используют в качестве источника энергии солнечный свет. Подавляющее большинство бактерий получают энергию за счет окислительно-восстановительных процессов, типы которых в мире бактерий исключительно разнообразны. Дыхание и брожение – два способа получения энергии. Аэробные и анаэробные бактерии.

Чрезвычайно малые размеры и разнообразие обменных процессов обусловили повсеместное распространение бактерий.

2.3. Грибы. Лишайники

Грибы – обширная группа организмов, насчитывающая около 100 тыс. видов. Они занимают особое положение в системе органического мира, представляя особое царство, наряду с царствами растений и животных. Грибы весьма разнообразны по внешнему виду, местам обитания и физиологическим функциям, однако у них есть общие черты.

Вегетативное тело грибов состоит их массы тонких ветвящихся трубчатых нитей, которые называются гифами, а вся эта масса гифов называется мицелием, или грибницей. Лишь немногие грибы – дрожжи – являются одноклеточными.

На грибницах некоторых грибов в определенное время образуются уплотнения, которые при разрастании превращаются в плодовые тела, разнообразные по форме, величине, консистенции и окраске. То, что обычно называют грибами - это мягкомясистые плодовые тела в виде ножки и шляпки, вегетативное же тело (грибница) находится в субстрате. Деревянистые копытовидные или кожистые в виде пластинок плодовые тела свойственны трутовым грибам. Плодовое тело несет спороносный слой, который называется гименофором. Гименофор шляпочных грибов может иметь выросты в виде пластинок или трубочек, увеличивающих его поверхность и количество спор. В зависимости от формы гименофора шляпочные грибы подразделяются на трубчатые и пластинчатые.

Все грибы – гетеротрофы, они лишены хлорофилла и требуют для питания готовое органическое вещество. Питание происходит путем всасывания веществ через клеточную стенку. Большинство грибов – сапрофиты, питающиеся отмершими органическими остатками, главным образом отмершими растениями, разложение и минерализация которых производится преимущественно грибами. Грибы-сапрофиты вместе с бактериями выполняют в биосфере роль редуцентов.

Грибы-паразиты в подавляющем большинстве живут на живых растениях, редко – на животных и человеке.

Таким образом, по типу питания – гетеротрофному, наличию в оболочке клеток хитина, в цитоплазме запасного продукта гликогена, а не крахмала – грибы приближаются к животным. С другой стороны, поглощение питательных веществ путем всасывания, способность нитей грибницы к неограниченному росту роднит их с растениями.

Для грибов характерно половое, бесполое и вегетативное размножение.

Грибы играют большую роль в круговороте веществ в природе, в разложении остатков животных и растений, попадающих в почву, повышении плодородия почвы.

Грибы участвуют в создании лишайника. Лишайники - это организмы, тело которых постоянно состоит из двух компонентов - автотрофного и гетеротрофного, образующих единое симбиотическое сожительство. Слоевище, или тело, лишайника состоит из грибницы гриба и клеток некоторых родов зеленых водорослей. Водоросли – автотрофный компонент организма – снабжают гриб органическими продуктами фотосинтеза, гифы грибов – гетеротрофный компонент – защищают клетки водорослей от экстремальных воздействий среды и поглощают воду из субстрата либо впитывают, как губка, воду атмосферных осадков.

В некоторых случаях удается разделить фотосинтезирующий и грибной компоненты лишайника и вырастить их в чистые культуры. При этом гриб образует компактные колонии, совершенно непохожие на симбиотический организм. Для его роста необходим широкий набор сложных углеводов, а спорообразующих структур гриба, как правило, не образуется. И напротив, выделенные из лишайника водоросли или цианобактерии в свободном состоянии растут быстрее. Таким образом, можно предполагать, что партнерство в лишайнике скорее является умеренным паразитизмом гриба на водоросли, чем их симбиозом.

2.4. Растительная клетка. Водоросли

В растительной клетке можно вычленить три главные зоны: клеточную стенку, протопласт и вакуоль. Клеточная стенка – сравнительно жесткое образование, представляющее собой сложную смесь веществ, выделяемых протопластом. В основном она построена из целлюлозы. У некоторых клеток (например, мякоти листа) на всем протяжении их жизни имеется только первичная клеточная оболочка, образовавшаяся во время деления клеток. Однако у большинства клеток на внутреннюю поверхность первичной оболочки отлагаются дополнительные слои целлюлозы, т. е. возникает вторичная клеточная стенка. Клеточная стенка обеспечивает отдельным клеткам и растению в целом механическую прочность, опору.

Вакуоли также участвуют в выполнении этой функции – за счет давления, оказываемого их содержимым на цитоплазму и стенку клетки. Вакуоли – образования, находящиеся в центрерастительной клетки. Это мембранные мешки, служащие хранилищами клетки; они заполнены концентрированным раствором, содержащим минеральные соли, сахара, органические кислоты, пигменты и некоторые отходы жизнедеятельности.

Вакуоли выполняют следующие функции.

1. Обеспечивают поступление воды в клетку.

2. В клетках некоторых растений в вакуолярном соке присутствуют пигменты, называемые антоцианами. Они имеют красную, синюю или пурпурную окраску.

3. В вакуолях могут накапливаться отходы жизнедеятельности и некоторые продукты метаболизма.

4. Некоторые компоненты клеточного сока играют роль запасных веществ, при необходимости используемых цитоплазмой.

Протопласт – живая часть клетки, состоящая из цитоплазмы, одного или более ядер и всех органелл. Наружный слой цитоплазмы (цитоплазматическая мембрана) прилегает изнутри к оболочке клетки и, благодаря своей избирательной проницаемости, создает уникальную внутреннюю среду клетки. Движение цитоплазмы способствует транспортировке питательных веществ, аэрации клетки и т. д.

Ядро – неотъемлемая часть каждой живой растительной клетки. Это самая крупная органелла, хорошо видимая в световой микроскоп. Как правило, клетки содержат одно ядро. Ядро отделено от цитоплазмы мембраной, содержит ядрышко, хроматин и нуклеоплазму. Во время деления клетки хроматин образует туго скрученные нити, называемые хромосомами. Основной составляющей хроматина является ДНК.

В ДНК зашифрована информация о составе всех белков, которые могут образовываться в клетке. ДНК обладает способностью к репликации (самоудвоению), причем репликация предшествует делению ядра и клетки, благодаря чему в ядрах дочерних клеток образуется полный и одинаковый объём наследственного вещества, точно такой же, какой содержался в ядре материнской клетки. Эта особенность ДНК обеспечивает полную передачу наследственных свойств от клетки к клетке и от растения к растениям-потомкам.

Особенностью растительной клетки является присутствие в ней ряда специальных органелл, называемых пластидами. Это хлоропласты, хромопласты и лейкопласты.

Остальные органеллы очень мелкие и не видны в световой микроскоп. Растительной клетке свойственны все типичные для эукариотной клетки органеллы: митохондрии, рибосомы, аппарат Гольджи, эндоплазматический ретикулум, лизосомы.

Перечислим особенности, свойственные растительным клеткам.

1.Наличие пластид. Многочисленные хлоропласты осуществляют превращение лучистой энергии в химическую, что делает клетку автотрофной.

2. Клеточная стенка той или иной степени жесткости. Она слу­жит скелетом растения; протопласт заключен в ней, как в жестком футляре.

3. Центральная вакуоль, на долю которой во взрослой клетке приходится около 90 % объема клетки.

4. Плазмодесмы. Они обеспечивают практически во всем растении непрерывность протопласта.

Водоросли

Водоросли – обширная группа фотосинтезирующих организмов, обитающая в морях, реках, озерах, прудах, наземных условиях с повышенной влажностью. По классификации, которой мы придерживаемся в данной работе, водоросли относятся к низшим растениям, тело которых не расчленено на стебель, корень и листья. Тело водорослей называется талломом или слоевищем. Таким образом, можно определить водоросли как низшие, т. е. слоевищные, споровые растения, содержащие в своих клетках хлорофилл и живущие преимущественно в воде.

Все водоросли – автотрофные организмы. Пигменты находятся в специальных структурах – хроматофорах (хлоропластах).

У водорослей наблюдаются все типы размножения: вегетативное, бесполое и половое. Бесполое размножение происходит посредством специальных клеток – спор. У водорослей встречаются различные формы полового процесса: слияние двух одноклеточных особей; слияние одинаковых по величине и строению гамет (изогамия); слияние подвижных гамет, различных по величине (гетерогамия); слияние подвижной мужской гаметы с неподвижной женской (оогамия).

У многих зеленых пресноводных водорослей переход к половому размножению связан с концом активного роста и наступлением неблагоприятных условий; зигота, образующаяся в результате полового процесса, одевается толстой оболочкой и впадает в период покоя.

Водоросли – важные первичные продуценты. На долю океана приходится по меньшей мере половина мировой первичной продукции, выражающаяся в количестве фиксированного углерода.

В силу широкой приспособленности к внешним условиям водоросли в своем распространении по земному шару распределяются в разнообразные экологические группировки: планктонные, бентосные, наземные, почвенные, водоросли горячих источников, водоросли снега и льда и некоторые другие.

2.5. Строение растений

Ткань – группа клеток, сходных по строению и функциям.

Главнейшими группами тканей, из которых построены вегетативные органы высшего растения, являются следующие: покровные, механические, основные, проводящие, выделительные и меристематические (образовательные). Все группы тканей, кроме меристематической, называют постоянными. В каждую группу обычно входит несколько тканей, имеющих сходную специализацию, но построенных каждая по-своему из определенного вида клеток.

Меристема – это специализированная ткань, клетки которой делятся и дают начало новым клеткам. Таким образом, основная функция меристем – образование новых клеток, которые затем дифференцируются в клетки постоянных тканей; меристемы обеспечивают рост растения. Образовательные ткани – меристемы – могут находиться в разных частях растения. Обычно по положению в теле растения различают верхушечную (апикальную), боковую (латеральную) и вставочную меристему.

Покровные ткани защищают органы растения от неблагоприятных воздействий: высыхания, перегрева, переохлаждения, лучистой энергии, механических повреждений, излишнего намокания.

Эпидермис – первичная покровная ткань – покрывает обе поверхности листа, молодые побеги и лепестки. Обмен газами, а также водяным паром между атмосферой и внутренними тканями молодых органов, покрытых эпидермисом, осуществляется с помощью устьиц.

Первичная покровная ткань корня носит особое название – эпиблема – и обеспечивает всасывание из почвы воды и минеральных солей. Для клеток эпиблемы характерны выросты – корневые волоски, благодаря чему площадь соприкосновения ткани с почвой значительно возрастает.

В стеблях и корнях многолетних растений под эпидермисом, на смену ему, развивается более прочная многослойная защитная ткань – перидерма. Наружные слои перидермы представлены мертвыми клетками пробки.

Механические ткани – это ткани с ярко выраженной опорной функцией. В группу механических тканей входят колленхима и склеренхима.

Клетки основных тканей могут выполнять разные функции, поэтому основные ткани могут дифференцироваться на ассимиляционные, запасающие и т. д.

Проведение веществ по растению осуществляют две системы тканей: древесина, или ксилема, и луб, или флоэма.

Растения состоят из органов, каждый из которых выполняет свою функцию в организме. Например, у цветковых растений органами являются корень, стебель, лист, цветок. Каждый орган обычно построен из нескольких тканей.

Корень, стебель, лист – вегетативные органы растения.

Корни выполняют следующие функции: закрепляют растение в почве, обеспечивают поступление в растение и проведение по нему воды и минеральных веществ. Помимо этих главных функций, корень может служить местом запасания питательных веществ. Корневые системы. Корневые зоны: деления, растяжения, всасывания, ветвления и проведения.

Соответствие первичного анатомического строения корня выполняемым функциям.

Побег – это стебель, несущий на себе листья и почки и развивающийся из почечки зародыша семени или из почки возобновления в течение одного вегетационного периода. Удлиненные и укороченные побеги. Морфология побега: узлы, междоузлия, листовая пазуха, листовые рубцы, почечные кольца. Ветвление побегов.

Каждый побег развивается из почки. Основная часть почки - зачаток стебля, который заканчивается конусом нарастания. На зачаточном стебле формируются зачаточные листья и зачатки пазушных почек. Почку в целом можно рассматривать как зачаточный побег в стадии относительного покоя. Различают почки вегетативные, цветочные и смешанные. Из первых формируются побеги, из вторых – цветки, из третьих – олиственные соцветия.

Побеги высших растений могут быть как надземными, так и подземными. К подземным побегам относятся корневище, клубень, луковица. Их объединяют выполняемые функции: запасание питательных веществ (отчего их части могут быть мясистыми и сочными); вегетативное размножение; перезимовка.

Клубень. Это побег с сильно утолщенным стеблем и боковыми почками (глазками).

Луковица. Это подземный укороченный побег с мясистыми и чешуевидными листьями, прикрепленными к короткому стеблю, называемому донцем.

Корневище. По положению в почве, а нередко и по внешнему виду корневище сходно с корнем. Корневище имеет следующие стеблевые признаки. На нем имеются узлы с недоразвитыми листьями в виде чешуй и междоузлия.

Строение стебля определяется основными его функциями: механической (опорной) и проводящей.

Движение веществ по стеблю. Ксилема, флоэма. Проводящие пучки.

Анатомическое строение стеблей характеризуется радиальной симметрией, которая выражается в определенном расположении проводящих и механических тканей.

Для древесных растений характерна длительная деятельность камбия, обеспечивающая образование большого количества древесины, способной справиться со значительной нагрузкой, которая падает на стебель. На поперечных спилах стволов и многолетних веток даже невооруженным глазом можно различить небольшой центральный участок сердцевины, вокруг которого концентрическими кругами располагаются годичные кольца мощно развитой древесины и сравнительно тонкий слой коры кнаружи от древесины.

Листья весьма разнообразны по форме. У двудольных растений они обычно состоят из плоской расширенной части – пластинки и стеблевидного черешка. У основания некоторых листьев образуются мелкие чешуевидные или листовидные структуры, называемые прилистниками.

Строение листьев в основном соответствует общему плану, хотя и широко варьирует в деталях. Различия во внутреннем строении листа в значительной степени связаны с условиями существования растений; особенно важный фактор – доступность воды.

Сверху лист покрыт эпидермисом, состоящим из одного слоя плотно примыкающих друг к другу клеток. Наружная поверхность эпидермиса покрыта воскоподобным веществом, образующим малопроницаемую для воды кутикулу, которая препятствует чрезмерному испарению воды из листа. На поверхности листьевнекоторых растений есть трихомы, или волоски.

Нижний эпидермис листа в основном сходен с верхним, однако для него характерна одна особенность, которая часто отсутствует в верхнем эпидермисе. Нижний эпидермис повсюду перфорирован мельчайшими отверстиями – устьицами.

Основная ткань листа – мезофилл. Мезофилл столбчатый (палисадный) и губчатый. Жилки листа – это сосудисто-волокнистые пучки, по которым в лист поступает водный раствор из стебля и оттекают в стебель продукты фотосинтеза.

Функции листа: фотосинтез, транспирация, газообмен. Вся жизнь на нашей планете, за очень немногими исключениями, зависит от энергии Солнца, поглощенной зелеными растениями в про­цессе фотосинтеза. Без притока энергии от Солнца жизнь на нашей планете, постепенно подчиняясь неумолимому второму закону термодинамики, вероятно, прекратилась бы навсегда.

Термин фотосинтез относится к процессу, в результате которого углеводы – обычно глюкоза – образуются из углекислого газа и воды при использовании солнечной энергии. В течение этого процесса энергия света преобразуется в химическую энергию, сосредоточенную в продуктах фотосинтеза.

Фотосинтез – это окислительно-восстановительный процесс: от молекулы воды отнимается водород (окисление), который восстанавливает молекулу углекислого газа.

У эукариот фотосинтез происходит в особых органеллах, называемых хлоропластами. В хлоропластах всегда содержатся хлорофилл и другие фотосинтетические пигменты.

Две стадии фотосинтеза. По существу, роль первой стадии фотосинтеза сводится к преобразованию солнечной энергии в энергию АТФ и получению водорода путем расщепления воды на кислород и водород. Кислород выделяется как ненужный побочный продукт.

Во второй стадии водород, полученный в результате расщепления воды в первой стадии, соединяется с углекислым газом, т. е. восстанавливает его, и образуется углевод. На это восстановление используется энергия АТФ, образованная в световых реакциях.

Свет как главный фактор фотосинтеза оказывает существенное влияние на строение листа. Особенности строения световых и теневых листьев.

·  Разнообразие высших растений

Направления, прослеживающие эволюционную продвинутость растений:

от простейших типов проводящей системы к более сложной;

от мелколистности к крупнолистности;

от равноспоровости к разноспоровости;

редукция гаметофита в цикле воспроизведения и возрастание

степени зависимости его от спорофита.

Мхи – сравнительно мелкие растения; высота большинства из них не превышает 20 см. Часто они в изобилии произрастают в относительно влажных местах, где встречается большое число их видов.

Два важных признака отличают мхи от сосудистых растений. Первый – отсутствие у них специализированных проводящих тканей – ксилемы и флоэмы. Второй важный отличительный признак – это характер чередования гаметофита (полового поколения) и спорофита (бесполого поколения).

Листостебельные мхи делятся на две группы: зеленые, или настоящие, и сфагновые, или торфяные, мхи.

Особенности строения и размножения моховидных на примере сфагнума и кукушкина льна.

Гаметофит моховидных – крупное доминирующее поколение, независимое в отношении питания. Антеридии и архегонии образуются на стеблях одного и того же (однодомные) или, чаще, разных растений (двудомные). Связь гаметофита с водной средой обитания обусловлена, с одной стороны, строением тела (отсутствием настоящих корней и проводящих тканей), а с другой - тем, что важнейший процесс, совершающийся на гаметофите - оплодотворение – требует наличия воды как среды для передвижения сперматозоидов.

Спорофит моховидных состоит из коробочки со спорами и ножки и постоянно прикреплен к гаметофиту, получая от него все питательные вещества. Спорофит моховидных, наоборот, приспособлен к жизни в воздушной среде; споры, образующиеся в коробочке, распространяются токами воздуха наилучшим образом в сухую погоду.

Папоротники, хвощи и плауны относятся к споровым сосудистым растениям. Расселение их, как и мхов, осуществляется спорами, но, в отличие от последних, у папоротников, хвощей и плаунов имеется сосудистая, или проводящая, ткань, т. е. элементы ксилемы и флоэмы.

Общая черта споровых сосудистых заключается в том, что оба их п­коления – гаметофит и спорофит – живут как самостоятельно вегетирующие и совершенно обособленные друг от друга организмы. В отличие от спорофита мхов, спорофиты папоротников, плаунов, хвощей преобладают по размерам и по строению над их упрощенными гаметофитами. Растение папоротника – спорофит, заросток – гаметофит. Вегетативные органы папоротника. Цикл воспроизведения папоротника. Строение спорофита (самого растения) и гаметофита (заростка).

Почти все папоротники – равноспоровые растения.

Хвощи в настоящее время представлены единственной группой многолетних травянистых растений. Надземные побеги, восходящие от корневища хвоща, двоякие: одни зеленые, вегетирующие с мелкими чешуевидными листьями, собранными в узлах мутовками (так как они появляются в конце весны и к осени отмирают, то их называют летними побегами); другие побеги, называемые весенними, розоватобурые, спороносящие, появляются ранней весной и вскоре, после выпадения созревших спор, увядают.

Самыми известными из современных плауновидных являются представители рода плаун. От стелющихся побегов плауна отходят короткие боковые ветвящиеся побеги, переходящие в вертикальные удлиненные подставки со спороносными колосками на верхушках. Плауны - равноспоровые растения. Споры после прорастания дают начало обоеполым гаметофитам – бесцветным заросткам, развитие которых происходит в почве и только при наличии микоризного грибка. Продолжительность жизни заростков плаунов 15 лет и более.

Таким образом, в жизненном цикле папоротниковидныхимеется два отчетливо выраженных поколения – само растение папоротника, несущее споры (спорофит), и заросток с половыми органами (гаметофит). Гаметофит возникает из одноклеточной споры. Основная функция гаметофита – половое воспроизведение – осуществляется непременно в водной среде. Спорофит всегда возникает заново в результате полового процесса.

В процессе эволюции у высших споровых растений разноспоровость возникала неоднократно. Принцип разноспоровости: в микроспорангиях и мегаспорангиях формируются разные по размерам споры (микроспоры и мегаспоры), причем мегаспор в мегаспорангиях образуется всего четыре. Разноспоровость приводит к раздельнополости заростков (из микроспор развиваются только мужские заростки, из мегаспор – женские). Заростки (гаметофиты) разноспоровых растений редуцированы.

Биологическое преимущество разноспоровости заключается в том, что редуцированный гаметофит развивается внутри споры, под защитой и за счет тех питательных веществ, которые содержатся в споре, особенно в мегаспоре. Благодаря быстрому развитию сильно редуцированного гаметофита процесс оплодотворения происходит раньше, чем у равноспоровых папоротников. Пища, накопленная в мегаспоре, создает благоприятные условия для развивающегося зародыша.

Неразрывная генетическая взаимообусловленность спорофита, приспособленного к воздушно-наземным условиям, и гаметофита, тесно связанного с водной средой, привязывает папоротники, подобно мхам, к избыточно влажным и тенистым местообитаниям. Только путем постепенного освобождения процесса полового воспроизведения от необходимости водной среды в момент оплодотворения высшие растения приобрели возможность расширить пределы распространения на более засушливые области Земли. Это достижение связано с появлением на Земле семенных растений.

Семенные растения. Общая характеристика семенных растений. Семена развиваются из особых образований, называемых семязачатками. Внутри семязачатка происходит процесс оплодотворения и развитие зародыша.

Для семенных растений также характерно чередование полового поколения – гаметофита и бесполого – спорофита, но адаптация зашла так далеко, что эти два поколения нелегко распознать. Само растение – спорофит – образует микро - и мегаспоры, т. е. является разноспоровым. Однако споры здесь не выполняют функцию размножения. Из микроспоры развивается пыльцевое зерно, из мегаспоры образуется женский гаметофит, имеющий разное строение у голо - и покрытосеменных растений.

Половой процесс не связан с водой. При прорастании пыльцевое зерно образует пыльцевую трубку, которая достигает семязачатка и доставляет неподвижные мужские половые клетки (спермии) к находящейся в семязачатке яйцеклетке.

В процессе развития семязачаток превращается в семя. У большинства семенных растений превращение семязачатка в семя происходит на материнском растении.

Оплодотворение, не зависящее от воды, развитие зародыша внутри семязачатка и появление новой, чрезвычайно эффективной единицы расселения – семени – главные биологические преимущества семенных растений. Семя - несравненно более надежная единица рассселения, чем спора. В семени уже содержится, причем в очень хорошей упаковке, зародыш – крошечный спорофит с корешком, почечкой и зародышевыми листьями (семядолями). Зародыш обеспечен первоначальным запасом питательных веществ и ферментативным аппаратом, необходимым для усвоения этих веществ.

Все семенные имеют сложные по строению проводящие ткани в стеблях, корнях и листьях.

Голосеменные – процветающая группа растений, распространенная по всему земному шару. В нашей стране широко распространены хвойные, представленные вечнозелеными деревьями и кустарниками с игловидными или чешуевидными листьями. К ним относятся ель, лиственница, пихта, сосна, можжевельники и другие. У голосеменных нет цветков, а поэтому не бывает плодов. Семена лежат открыто на семенных чешуях, собранных в шишки.

Цикл воспроизведения голосеменных растений на примере сосны обыкновенной. Строение мужских и женских шишек, образование микроспор и мегаспор, развитие мужского гаметофита (пыльцевого зерна) и женского (эндосперма с яйцеклетками в архегониях), опыление, оплодотворение, развитие семени.

Цветковые растения – самый большой отдел растительного мира. Жизненные формы: деревья, кустарники и травы. Число видов травянистых цветковых растений в настоящее время значительно превышает число видов деревьев и кустарников.

Вегетативные органы и все ткани цветковых растений достигли наиболее высокого уровня эволюционного развития.

Отличительным признаком цветковых служит наличие плода, развивающегося из цветка, чаще из пестика. В полости пестика находятся семязачатки, которые при созревании превращаются в семена внутри плода. Именно поэтому группу цветковых растений еще называют покрытосеменными.

Строение цветка (цветоножка, цветоложе, чашечка, венчик, совокупность тычинок – андроцей, совокупность пестиков – гинецей). Цикл воспроизведения. Образование микроспор и мегаспор, развитие мужского гаметофита (пыльцевого зерна) и женского (зародышевого мешка), опыление, оплодотворение, образование семени и плода. Самоопыление, перекрестное опыление.

Сущность и биологическое значение двойного оплодотворения.

В результате оплодотворения из семязачатка развивается семя или семена, если семязачатков несколько, а из всей завязи – плод.

Семя – орган, предназначенный для размножения и распространения семенных растений, развивающийся из семяпочки (семязачатка) внутри созревающего на материнском растении плода. К стенке плода семя прикрепляется семяножкой, после отделения семени от плода в этом месте остается рубчик. Зрелое семя состоит из зародыша, семенной кожуры и запасных питательных веществ.

Плод – характернейший орган цветковых растений. Наружная часть плода называется околоплодником. До образования семян околоплодник защищает их от высыхания и механических повреждений, у съедобных плодов также от поедания, так как на этой стадии в нем нередко содеджатся ядовитые, вяжущие или кислые вещества, которые в дальнейшем исчезают. По консистенции околоплодник может быть сочным или сухим. На этом основании плоды чисто искусственно делят на сочные и сухие. Сухие односеменные и многосеменные плоды. Сочные односеменные и многосеменные плоды.

Прорастание семян, строение проростка. У большинства растений при прорастании первым появляется корешок, что дает возможность проростку закрепиться в почве и начать поглощать воду. Побег по-разному выходит из семени при прорастании разных видов. Например, у фасоли после появления корня подсемядольная часть стебля (участок стебля между корнем и семядолями) удлиняется и петлеобразно сгибается. В результате нежная верхушка побега не проталкивается через почву, а вытягивается из нее, избегая повреждений. Когда петелька достигает поверхности почвы, стебель выпрямляется и выносит на поверхность семядоли и почечку. Такой тип прорастания, при котором семядоли оказываются на воздухе, называется надземным.

В отличие от фасоли, у гороха удлиняется, образуя петельку, не подсемядольная, а надсемядольная часть зародышевого стебля (участок стебля между семядолями и первой парой настоящих листьев). Над поверхностью почвы поднимается почечка, а семядоли остаются в почве, где со временем разрушаются. Такой тип прорастания, при котором семядоли остаются в почве, называется подземным.

При формировании проростка однодольных семядоля также может выходить на поверхность (лук) или оставаться в почве (кукуруза, пшеница).

Понятие о росте и развитии. Рост растения происходит в течение всей его жизни и сопровождается не только увеличением размеров и массы тела, но и появлением новых структурных элементов в клетках и в самом организме. Рост растения определяется как необратимое увеличение размеров и массы тела, связанное с новообразованием структурных элементов.

Три фазы роста: эмбриональная, растяжения, дифференциации.

Ростовые вещества растений. Гормоны – органические вещества, которые синтезируются в одном месте, а действуют, причем в очень малых концентрациях, в других местах. Ауксины, гиббереллины, кинины – вещества, стимулирующие рост; этилен – вещество, подавляющее рост.

Ауксины образуются в точке роста стебля и молодых листьях, передвигаются от верхушки вниз, вызывая растяжение клеток. Гиббереллины образуются главным образом в молодых апикальных листьях, почках, семенах и кончиках корней. Отсюда мигрируют вверх и вниз по растению, вызывая главным образом удлинение стебля, в основном путем растяжения клеток. Кинины стимулируют деление клеток, но действуют так только в присутствии ауксина.

Движения растений: тропизмы – перемещение части растения, вызываемое и направляемое внешним стимулом. Такое перемещение почти всегда ростовое движение.

Настии – ненаправленное движение части растения в ответ на внешний раздражитель. Движение происходит в результате роста или изменения тургора. Никтинастии («сонные движения»), фотонастии, термонастии.

Влияние внешних условий на рост растений. Влияние внешних факторов на форму растений. Экологические группы и жизненные формы растений. Экологические группы по отношению к воде: ксерофиты, мезофиты, гигрофиты, гидрофиты. Экологические группы по отношению к свету. Жизненные формы растений. Древесные растения (деревья, кустарники, кустарнички). Травянистые растения (многолетние, однолетние травы). Полукустарники.

МОДУЛЬ 3. ЖИВОТНЫЕ

3.1.Законы эволюции животного мира

Эволюционное развитие животного мира идет согласно определенным законам.

1. Формирование многообразия видов и систематических групп шло от одного корня (монофилетический процесс) – путем расхождения признаков и приспособления к разнообразию условий среды. Это отмечал еще Ч. Дарвин.

6.  Закон конвергенции (вторичное сходство) означает, что животные разных систематических групп, осваивая сходные условия обитания формируют схожие черты строения.

7.  Животный организм – это единое целое, в котором все части и органы взаимосвязаны. Если в процессе эволюции изменяются строение и функции одного органа, это ведет изменению других (закон корреляции Ж. Кювве).

8.  Эволюционный процесс необратимый как и вообще всякое развитие. Например, если какой-то орган подвергся редукции, то он уже никогда не возникает.

9.  Эволюция организмов всегда связана с дифференциацией органов и систем. Так формирование нервной системы в процессе эволюции, например, беспозвоночных шло по пути укрепления и концентрации нервных узлов головного и туловищного отделов за счет их последовательного слияния.

10.  Биогенетический закон Геккеля-Мюллера основывается на том существующем факте, что на ранних этапах индивидуального развития виды, находящиеся на более высоких ступенях эволюции проходят последовательно стадии низших животных. Например, в развитии эмбрионов позвоночных есть рыбообразная стадия.

Опираясь на вышеизложенные общие законы эволюции животных далее излагается материал о специфических особенностях этой группы в системе живой природы.

3.2. Специфические признаки животных. Наука о животных

Животные от других групп живых организмов отличаются прежде всего голозойным способом питания. Они потребляют пищу в виде других организмов, их частей, продуктов жизнедеятельности. Переваривают и расщепляют ее в специальных органах.

При общем сходстве химического состава с растениями, бактериями и неживой природой у животных специфические белки, их доля в организме составляет 50–70 %. Средой электролитов и растворителем биологически активных веществ является вода.

В клеточной организации животных отсутствует оболочка из целлюлозы, вакуоли с клеточным соком.

Животным характерна раздражимость, психические функции, научение, опыт, память.

Непрерывность видовой специфики обеспечивается наследованием признаков от геномов родительской пары.

Каждому животному характерен онтогенез, т. е. развитие идет от оплодотворенной яйцеклетки через ее дробление, дифференциацию клеток, тканей, органов.

Виды организмов – исторические существа, т. е. в историческом отрезке возникают от других видов, развиваются, изменяются, могут преобразовываться до новых видов.

В системе организации живой природы животные имеют статус царства наряду с царствами растений, грибов и дробянок.

В современной фауне насчитывается до 1,5–2 млн. видов животных, большую часть которых занимают членистоногие, а среди них насекомые (1,5 млн.). Хордовым в круговой диаграмме принадлежит только 20 %. Для удобства познания животных принято систематизировать по степени родства: царство – тип – класс – отряд – семейство – род – вид. Называют животных двойным названием рода и вида (собака домашняя, орел курганник), предложенным Карлом Линнеем, основоположником систематики.

Наука о животных, зоология. Она представлена комплексом, изучающим разные стороны жизнедеятельности животных или их отдельные группы (морфология животных, физиология животных, экология, этология, зоопсихология, орнитология, энтомология, ихтиология и др.).