Лекции: Систематика низших растений (стр. 1 )

Лекции: Систематика низших растений

Литература

Общая

1.  Жизнь растений. В 6 т. Том 2. Грибы. Том 3. Водоросли. Лишайники. – М.: Просвещение, 1976, 1977.

Курс низших растений / , , и др.; Под ред. . –М.: Высшая школа, 1981.

Водоросли

Водоросли. Справочник / Под ред. . – Киев: Наук. думка, 1989. Горбунова . – М.: Высшая школа, 1991. Основы альгологии. – М.: Мир, 1990.

Грибы

Микология. – М.: Мир, 1995.

Лекция 1

Введение

Курс, читаемый мною, носит название «Низшие растения». Раньше эта группа включала прокариотов, в том числе цианобактерий, а также водоросли, грибы и лишайники. Некорректно называть этих живых организмов (даже многие группы водорослей) растениями. Грибы и прокариоты выделены в отдельные царства, лишайники рассматривают как особый отдел грибов, цианобактерии или синезеленые водоросли нашли место в системе прокариот. Термин водоросли также утратил свое прежнее значение. Можно сказать что «водоросли» - понятие историческое.

Современная систематика – синтетическая наука, опирающаяся на данные всех разделов биологии, и, особенно, на эволюционное учение, которое представляет собой теоретическую основу систематики. Одновременно систематика служит базой многих общетеоретических и прикладных биологических исследований и дает возможность ориентироваться во множестве ныне живущих организмов, что необходимо в хозяйственной деятельности человека. Первоначально перед систематикой стояла лишь задача создания удобной для обозрения и пользования классификации, которая носила совершенно искусственный характер. В мире существует около 5 млн. видов живых организмов и не менее 500 млн. видов вымерло в предшествующие геологические эпохи. Основная задача систематики - выявление, описание, классификация и группирование организмов в систему. Конечной целью систематических исследований является создание такой системы всех организмов или отдельных их групп, которая содержала бы максимум биологической информации. Искусственность классификации выражалась в том, что она основывалась на небольшом количестве произвольно взятых признаков, в результате группировались совершенно не родственные между собой организмы.

Понятие о таксономических категориях

Систематика выработала свою систему понятий и символов, свой язык, служащий для классификации организмов. Любая система классификации является системой иерархически соподчиненых единиц. Для образования систематических единиц любого ранга принят термин «таксон».

Основной единицей классификации является вид (species). Современное представление о виде сложилось лишь в 20-е годы ХХ века. Вид оказался сложной генетической системой, имеющей, однако, общий генофонд, защищенный от проникновения генов др. видов барьером биологической изоляции. Обычно под биологическим видом понимают совокупность популяций особей, способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства, населяющих определенный ареал, обладающих рядом морфологических признаков и типов взаимоотношений с абиотической и биотической средой и отделенных от других таких же совокупностей особей полным отсутствием гибридных форм. Таким

образом, вид - это совокупность единокровных. Нередко виды подразделяются на более мелкие категории - подвиды, имеющие свои ареалы.

Еще менее резко отличаются разновидности или вариации. Каждый вид относится к какому-либо роду (genus). Род представляет собой собирательную таксономическую категорию, состоящую из видов, тесно связанных между собой родственными отношениями. Категория рода отличается от всех прочих категорий более высокого ранга тем, что его название входит в названия всех относящихся к нему видов. Родственные роды объединяются в семейства (familia). Семейство включает один род или группу родов, имеющих общее происхождение и отделенных от др. семейств ясно выраженным разрывом.

Порядок (ordo) объединяет одно или несколько филогенетически тесно связанных семейств, что делает всю систему более обозримой и легче запоминаемой. Название порядка происходит от названия одного из его семейств.

Класс (classis) - следующая категория в таксономической иерархии. Число классов небольшое. Различаются классы более резко, чем порядки.

Классы объединяются в отделы (divisionis), которые различаются между собой наиболее фундаментальными особенностями, касающимися основных особенностей их организации и развития. Отделы соответствуют главным ветвям филогенетического древа растительного мира.

Единство всего растительного мира с точки зрения современной филогенетической систематики выражается в общности происхождения всех растений от каких-то древнейших и простейших существ. Последние же дали начало не одному, а нескольким стволам эволюционного развития, в каждом из которых независимо от других происходило усложнение организации (или, наоборот, в отдельных ветвях – морфологическое упрощение, например в эволюции паразитов, в процессе накопления (подбора) полезных организму свойств.

Более подробно прокариоты вами будут рассмотрены в курсе «микробиология». Мы же с вами изучим такие организмы, как цианобактерии, водоросли, грибы и лишайники. Живые организмы, которых мы рассмотрим в курсе «низшие растения», являются объектами следующих наук: водоросли – альгологии или фикологии, грибы – микологии, лишайники – лихенологии.

Рассмотрим как распределены объекты курса низших растений в системе живых организмов.

Наиболее широкий спектр типов метаболизма у прокариот, из которых протисты реализовали лишь часть. В пределах протистов, вероятно, происходило становление не только типов питания, но и всех клеточных структур. Именно протисты демонстрируют наибольшее разнообразие ультраструктурной организации клетки и жизненных циклов, которые, грубо говоря, в дальнейшем «использовали» растения, животные и грибы.

По Р. Уиттекеру протисты представляют собой переходную в эволюционном плане группу эукариот от прокариотических организмов к другим эукариотам с многоклеточной и мицелиальной организацией. Фактически это множество эволюционных линий. Три царства эукариот – животные, растения, грибы – хорошо очерчены и не имеют четкой границы только с протистами. Это три ветви представляют собой основные линии развития живого в соответствии с типом питания. Из протистов, имеющих все типы питания, вычленяются животные – зоотрофы, растения – фототрофы и грибы – осмотрофы, т. е. организмы с абсорбционным питанием. Поэтому строго говоря, если принять таксон протисты, то следует признать также, что он включает растения, животные и грибы. В настоящее время стало ясно, что эта искусственная группа включает много эволюционных линий. Такая же судьба постигла и водорослей.

ЦАРСТВО ПРОКАРИОТЫ

К прокариотам относятся организмы, в цитоплазме которых нет обособленного ядра, а имеется один или несколько участков с высокой концентрацией ДНК. Эти участки называются нуклеотидами или нуклеоплазмой. Нуклеотид более простая форма организации ядерного аппарата. У прокариот он качественно отличается от ядерного аппарата эукариот. У прокариот нет ядрышка, нет высокоорганизованных хромосом, не обнаружены белки гистоны, нет митохондрий, пластид,

ряда других клеточных включений, известных у эукариот. У прокариот в клетках имеются лизосомы - сложные мембранные образования, формирующиеся из цитоплазматических мембран. У некоторых прокариот известны газовые вакуоли, позволяющие им свободно плавать в воде, не

погружаясь на дно.

Рисунок 3. Прокариоты

Основу клеточных стенок у прокариот составляет гликопептид (мукопептид) муреин. У подвижных прокариот более просто, чем у эукариот, устроены жгутики. Клетки прокариот всегда гаплоидны, смены ядерных фаз не наблюдается, у них неизвестны митоз и мейоз. Половой процесс

или отсутствует, или проходит по типу конъюгации. Вследствие удвоения нити ДНК нуклеотида происходит деление клетки на две путем образования поперечной перегородки. Среди представителей встречаются почкующиеся формы, когда от материнской образуется дочерняя,

меньшая чем материнская.

Прокариоты, вероятно, первые организмы Земли. В настоящее время царство прокариот насчитывает около 3000 видов. В их состав включены 2 отдела: дробянки (бактерии, микоплазмы, актиномицеты, спирохеты)и сине-зеленые водоросли (цианобактерии). Большинство прокариот

гетеротрофы, часть из них - паразиты человека, животных, растений и человека. К фототрофным и хемоавтотрофным прокариотам принадлежат пурпурные и зеленые бактерии и сине-зеленые водоросли.

Благодаря ничтожным размерам прокариоты встречаются повсеместно. Они принимают самое активное участие в круговороте веществ в природе. Все органические соединения и значительная часть неорганических подвергаются при этом существенным изменениям. Благодаря их деятельности происходит разложение и минерализация отмерших организмов и их выделений, животных и растительных остатков. В процессе жизнедеятельности прокариот образуется ряд соединений, которые широко используются человеком: антибиотики, аминокислоты, витамины, ферменты и другие соединения. Необычайно велико значение

прокариот в патогенезе заболеваний человека, животных и растений.

Отдел Eubarteriophyta

Cистематика прокариот еще несовершенна. Условно их относят к царству растений (Plantae), однако их связи с высшими растениями или водорослями не доказаны. Среди прокариот наиболее широко распространенная группа микроорганизмов в природе - бактерии. Бактерии - самый большой и чрезвычайно разнообразный мир микроскопических существ. Основные признаки Eubacteria совпадают с характеристикой прокариот.

Название бактерий произошло от греческого слова «бактерион» - палочка. В зависимости от формы клетки бактерии носят разные названия: шаровидные «кокки», палочковидные «бациллы», имеющие форму запятой - вибрионы; спирально закрученные - спириллы, кокки, располагающиеся попарно, - диплококки; цепочкой - стрептококки, собранные в гроздь - стафиллококки.