Биология (стр. 3 )

Рис. 11. Внутреннее строение лишайников: 1 — гомеомерное слоевище; 2 — гетеромерное слоевище: а - верхняя и нижняя кора; б — зона водорослей; в — сердцевина; г — ризины (для крепления к субстрату)

Тема 4. Морфология  и анатомия высших споровых растений

Цель работы: ознакомиться с многообразием высших споровых растений,  изучить характеристики отделов, рассмотреть чередование поколений в цикле развития споровых на примере папоротникообразных.

Общие замечания:

К высшим споровым растениям относятся 4 отдела: мохообразные, плауновидные, хвощевидные, папоротникообразные. Высшие споровые растения – это первые наземные растения.  Они обитают во влажных, часто под пологом леса местах, на болотах и на полях с кислыми почвами.

Отдел Мохообразные (Bryophyta)

Мохообразные – низкорослые растения. Дифференциация тканей выражена слабо. У них нет настоящих корней, а их функции выполняют ризоиды. Настоящие стебли и листья также отсутствуют, но развиваются листовидные и стеблевидные структуры. Мохообразные подразделяются на 3 класса: печеночники, антоцеротовые, листостебельные мхи, или мхи.

Подкласс Зеленые мхи. Обширный подкласс объединяет около 14 тыс. видов, которые характеризуются различными размерами (от 1 мм до 20-30 см, например кукушкин лен). Для представителей характерны листостебельные побеги, в большинстве своем обильно ветвящиеся.

Подкласс Сфагновые мхи содержит один порядок Сфагновые, одно семейство Сфагновые с одним родом Сфагнум, объединяющим свыше 300 видов, морфологически трудно различимых.

Задание 1. Морфология зеленых мхов

Материал: гербарные образцы и живые экземпляры зеленых мхов, препаровальные иглы.

Порядок работы:

1.        По имеющемуся в наличии гербарному материалу ознакомиться с разнообразием типов ветвления мхов, форм и размеров листьев. Обратить внимание на варианты расположения спорогониев (спорофитов), размеры и формы коробочек и ножек.

2. Более подробно строение зеленого мха изучить на примере вида кукушкина льна обыкновенного, поскольку он встречается повсеместно во всех умеренных и холодных областях европей­ской части России, и его легко сохранять в живом состоянии в лабораторных условиях.

На вегетативном по­беге можно увидеть несколько ярусов нечетко выраженных розе­ток вегетативных листьев, а на мужских экземплярах — хорошо заметные розетки бурых или желтоватых ли­стьев. Наличие зеленых розеток преды­дущего года позволяет сделать вывод о вечнозелености листьев. Это указывает на то, что растения кукушкина льна многолетние. Однако абсолютный возраст определить нельзя, так как по мере нарастания побега вверх нижняя его часть посте­пенно отмирает и разрушается. По мере старения побега в его нижней части он лишается листьев и погружается во влажный субстрат, приобретая характер корне­вища, а на его поверхности возникают ризоиды.

Задание 2. Морфология сфагновых мхов

Материал: гербарные образцы и живые экземпляры сфагновых мхов, препаровальные иглы.

Общие замечания:

Род сфагнум демонстрирует высочайшую степень специализации, позволяющую ему быстро поглощать воду из окружающей среды и прочно ее удерживать, вызывая  заболачивание обширных территорий. Воду сфагновые мхи поглощают всем телом. Нижняя часть растения обычно отмирает, но вода по ней поступает в верхнюю живую часть. Накопления отмерших сфагновых мхов вместе с другими растительными остатками образуют торф.

Порядок работы:

На живом материале (в крайнем случае, на размоченном су­хом) изучить морфологические особенности сфагнума.

На главном побеге располагаются многочис­ленные очень мелкие листья. На уровне каждого четвертого-пятого листа расположены пучки из 2-5 боковых побегов, также снаб­женных мелкими листьями. В каждом пучке 1-2 побега занимают горизонтальное или косое положение, а остальные поникают, плотно примыкая к главному стеблю. Их можно обнаружить, дотронувшись до них иголкой и отведя в сторону.

На вершине главного побега, где узлы еще сближены, молодые боковые ве­точки образуют плотную головку, но по мере нарастания главно­го побега эти веточки раздвигаются, увеличиваются в размере и превращаются в горизонтальные и поникающие. Таким образом, у сфагнума формируется систе­ма двух типов боковых вегетативных побегов. Поникающие побе­ги, плотно прилегающие к главному, по принципу капиллярности проводят влагу от по­верхности почвы, насы­щенной влагой, до самой вершины растения, т. е. они выполняют функцию поглощения и проведения воды. Горизонтальные по­беги выполняют в основ­ном ассимиляционную функцию; кроме того, пе­репутываясь с горизон­тальными побегами сосед­них растений, они под­держивают слабые расте­ния в вертикальном поло­жении, т. е. выполняют механическую функцию. Вместе с тем они прида­ют всей куртинке сфагну­ма вид паутинистой, де­лая ее гигроскопичной, т. е. тоже способствуют поглощению воды.

2. Сделать схематическую зарисовку взаимного расположения глав­ного и боковых побегов.

3. На гербарном или живом материале найти веточки, на которых сформировалось по одному спорогону (таких веточек на растении может быть несколько). Рассмотреть строение спорогона.

Задание 3. Строение листовидной структуры сфагнового мха

Материал: постоянный микропрепарат листа сфагнового мха.

Общие замечания:

Листья у всех видов сфагнума однослойные, но вместе с тем высокоспециализированные. Листовидная структура состоит из клеток двух типов. Одни клетки крупные, отмершие, с утолщениями клеточных стенок, в которых есть округлые сквозные отверстия – поры. Воздух, заполняющий эти клетки, обусловливает светло-зеленую окраску растения, поэтому сфагновые мхи часто называют белыми мхами. Эти клетки являются водоносными, через поры в клетку входит вода. Благодаря множеству водоносных клеток сфагнум может быстро всасывать большое количество воды (в 37,5 раза более своего сухого веса).

Водоносные клетки окружены узкими живыми клетками червеобразной формы, в которых содержатся цитоплазма с органоидами и ядро. Это хлорофиллоносные клетки, в которых происходит образование веществ, необходимых растению для роста и развития (рис. 12). 

Порядок работы:

Рассмотреть на постоянном препарате лист мха  Sphagnum centrable  при малом, а затем при большом увеличении микроскопа. Строение части листа мха зарисовать в тетрадь. Сделать следующие условные обозначения: водоносная клетка, пора, хлорофиллоносная клетка. Сделать вывод, чем обусловлено подобное анатомическое строение сфагнума.

Рис. 12. Сфагновый мох: 1 – водоносная клетка; 2 – пора; 3 – хлорофиллоносная клетка

Задание 4. Морфология плаунов

Материал: гербарные образцы плауна булавовидного, плауна сплюснутого, пла­уна годичного.

Общие замечания:

Отдел Плауновидные (Lycopodiophyta) - древняя группа высших растений, насчитывающая около 1200 видов. Обычно плауны - ползучие травянистые растения. Побег дифференцируется на надземную и подземную части (представлена корневищем с придаточными корнями). К числу наиболее характерных особенностей плаунов относятся мелкие размеры листьев и вильчатое ветвление надземного побега. Спорангии собраны в особые структуры в форме колосков - стробилы, развивающихся на верхушках стеблей.

Отдел плауновидных объединяет класс Плауновые и Полушниковые. Класс Плауновые включает в себя из ныне живущих растений одно семейство – Плауновые с двумя родами: плаун и австралийский монотипный род филлоглоссум. Род Плаун насчитывает около 400 видов, в основном тропических.

Порядок работы:

Ознакомиться с морфологическим строением плаунов. По гербарным экземплярам проанализи­ровать особенности вильчатого (дихотомического) ветвления и про­странственного расположения побегов. У плаунов булавовидного, сплюснутого, годичного наблюдается неравная дихотомия, при которой выделяются стелющиеся и восходящие побеги. Обрати­те внимание на дихотомическое ветвление корней (уникальное явление среди ныне живущих растений). Рассмотрите строение спороносных побегов. Сделать схематические рисунки ветвления стеблей и корней плаунов. За­рисовать внешнее строение листа.

Со строением гаметофитов ознакомиться невозможно из-за их размеров (2-5 мм) и подземного образа жизни у всех плаунов умеренных областей.

Задание 5. Морфология  хвощей

Материал: гербарные образцы хвоща полевого, хвоща лесного, хвоща лугового, хвощей болотного и приречного.

Общие замечания:

К отделу Хвощевидные (Equisetophyta) из ныне живущих относится только один класс – Хвощевые, представленный одним порядком Хвощевые с одним семейством Хвощевые и одним родом Хвощ, объединяющим 32 вида.

Хвощевые - многолетние корневищные травы высотой до нескольких десятков сантиметров, побеги которых разделены на четко выраженные узлы и междоузлия. Листорасположение мутовчатое.

У хвощей лесного и лугового весной одновременно с вегетативными побегами фор­мируются бесцветные или розоватые спороносные побеги. Но после спороношения они тоже зеленеют и начинают ветвиться, т. е. они обладают сезонным диморфизмом. У хвощей болотного, приречного и зимующего как вегетатив­ные, так и спороносные побеги возникают в начале лета. Ни по цвету, ни по характеру ветвления они не отличаются друг от дру­га, и лишь в середине лета на некоторых из них появляются спо­роносные колоски.

Димор­физмом побегов обладает единствен­ный из наших северных видов - хвощ полевой (рис. 13, а, б). Ранневесенние неветвящиеся спороносные побеги хвоща полевого после спороношения отмирают. В начале лета появляются зеле­ные побеги, нарастающие в течение всего лета (островершин­ные) и развивающие мутовки боковых побегов первого поряд­ка, направленные под острым углом вверх.

Порядок работы:

Проанализировать и схематически зарисовать имеющийся гербарный материал, об­ратив внимание на характер ветвления надземных побегов.

Хвощ луговой и хвощ полевой разви­вают боковые веточки одного порядка, расположенные горизонтально, хвощ лесной формирует боко­вые веточки двух порядков, а хвощ зимующий выделяется отсутствием ветвления.