Систематика растений. Морфология и физиология низших растений. Бактерии, вирусы, грибы, лишайники, водоросли.

Вопросы для рассмотрения:

1. Система классификации растений и других организмов.
2. Бактерии - особое царство живой природы.

3. Грибы.
4. Водоросли.
5. Лишайники.

1.  Система классификации растений и других организмовВ основу классификации положена система иерархии, а основной структурной единицей стал вид.

Эта идея принадлежит К. Линнею. Вид - это совокупность особей, сходных по строению, имеющих одинаковый набор хромосом и общее происхождение, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство, приспособленных к сходным условиям обитания и занимающих определенный ареал.В современной систематике существует следующие основные категории: Империя неклеточных организмов, Империя клеточных организмов. К неклеточным организмам относятся вирусы и бактериофаги. Клеточные организмы имеют два надцарства - эукариоты и прокариоты (бактерии, безъядерные).Эукариоты - это растения, животные и грибы. 

 Прокариоты – примитивные организмы, не имеющие четко оформленного ядра (безъядерные). В их клетках отсутствуют многие органоиды, имеются наружная клеточная мембрана и рибосомы (органоиды, синтезирующие белки). К прокариотам относятся бактерии.Эукариоты – истинно ядерные организмы, имеющие четко оформленное ядро и все основные структурные компоненты клетки. К ним относятся растения, животные, грибы.Неклеточные формы жизни – это вирусы и бактериофаги. Представляют собой переходную форму жизни между живой и неживой природой. Вирусы были открыты в 1892 г. Ученым Д.И. Ивановским.

Вирусы состоят из молекул ДНК и РНК, покрытой белковой оболочкой. Иногда могут быть в виде кристаллов, не размножаясь в таком состоянии и сохраняясь длительное время. При внедрении в живую клетку, вирус размно­жается, подавляя клетку хозяина. Вирусы вызывают заболевания растений, животных и человека, например, ВИЧ, грипп, оспа, табачной мозаики.

https://www.youtube.com/watch?v=fUEKWkr2YKk

Бактериофаги - это вирусы, поражающие клетки бактерий. Тело состоит из белковой головки и хвостика. В головке содержится ДНК. На конце хво­стика - отростки, позволяющие прикрепляться к стенке бактерии и капсула ферментов, разрушающих оболочку бактерии. Бактериофаги могут использо­ваться как лекарства против болезнетворных бактерий (холеры, брюшного тифа). Они поедают болезнетворных бактерий и спасают человеку жизнь, а потом сами погибают.

2. Бактерии - особое царство живой природы. Царство дробянки. 

Бактерии - одноклеточные безъядерные организмы, величина которых от 0,5 до 13 мкм. Впервые были открыты под микроскопом Антони Ван Левенгуком в 17 веке.

Бактерии относятся к прокариотам, т.е. не имеющим четко оформленного ядра и других органоидов. Бактерия имеет упругую оболочку, под которой находится клеточная мембрана, обеспечивающая избирательное поступление веществ внутрь. В ядерной зоне находится молекула ДНК, которая является носителем генной информации и регулирует все жизненные процессы. Из ор­ганоидов есть только рибосомы, на которых синтезируется белок.

Форма бактерий разнообразна:

1. Шарообразные бактерии (кокки).

2. Палочкообразные (бациллы).

3. Изогнутые (вибрионы).

4. Закрученные (спириллы, спирохеты).

Некоторые бактерии имеют жгутики, позволяющие передвигаться. Раз­множаются бактерии делением клетки на две. При благоприятных условиях это происходит каждые 20 мин. При очень высоких или низких температурах (+80°С) бактерии погибают или образуют споры - покоящиеся стадии с более плотной оболочкой. Споры более жизнеспособные при неблагоприятных ус­ловиях.

По способу питания в основном бактерии являются гетеротрофными -питающиеся готовыми веществами. Некоторые - сапрофиты - разрушают мертвую органику, участвуя в круговороте веществ. К сапрофитам относят полезные бактерии, использующиеся для сквашивания молока, йогурта, кефи­ра, брожения вина. Другая группа живет в организме животных и человека, участвуя в расщеплении и усвоении пищи (бифидумбактерии и лактобактерии). Многие бактерии паразитируют внутри организмов, вызывая заболева­ния - болезнетворные бактерии (бациллы - туберкулез, стрептококки - ангина).

Есть автотрофные бактерии, окисляющие неорганические вещества: азотобактерии, серобактерии, железобактерии, цианобактерии.

Цианобактерии —имеют хлорофилл и способны к фотосинтезу.
Они имеют зеленую или сине-зеленую окраску; бывают одноклеточными, колони­альными и нитчатыми, напоминая водоросли. Живут в воде, почве, входят в состав лишайников.

https://www.youtube.com/watch?v=8QAp2id1XDQ

3. Царство грибы

Грибы - это группа нетеротрофных организмов, котора имеет сходства с растениями и животными.

Как и растения, грибы имеют клеточную оболочку, неограниченный рост, они неподвижны, размножаются спорами, питаются путем всасывания рас­творенных в воде питательных веществ.

Как и животные, грибы не способны синтезировать органические вещест­ва из неорганических, не имеют фотосинтезирующих пигментов, в качестве запасного питательного вещества накапливают гликоген, а не крахмал, кле­точную оболочку строят из хитина, а не из целлюлозы.

Именно поэтому грибы выделяют в отдельное царство. Царство грибов объединяет около 100 тыс. видов, широко распространенных на земле.

Строение гриба.

Тело триба - таллом состоит из тонких нитей - гифов. Совокупность ги­фов называется мицелием или грибницей. Клетки грибов могут содержать од­но или множество ядер.

Мицелий развивается на субстрате, при этом гифы проникают внутрь субстрата и разрастаются, многократно ветвясь. Размножаются грибы вегета­тивно - частями мицелия и спорами, которые созревают в специализирован­ных клетках - спорангиях.

Грибы делятся на два класса: низшие и высшие грибы. К низшим грибам относятся пеницилл, аспергилл, мукор.

Пеницилл, обитает на гниющих фруктах

Мукор, обитает на хлебе

Аспергилл живет в ванной, у окна

Нзшие грибы часто имеют многоядерный мицелий или состоят из одной клетки.Представителями низших гриПлесневые грибы развиваются в почве, на влажных продуктах питания, плодах, овощах, вызывая их порчу. Одна часть гифов гриба проникает внутрь субстрата, а другая часть поднимается вверх над поверхностью. На концах вертикальных гифов созревают споры.

Дрожжи - это низшие одноклеточные грибы, не образуют мицелия, размножаются почкованием. Они вызывают спиртовое брожение, разлагая сахар в процессе своей жизнедеятельности и образуя спирт. Используют в виноделии и хлебопечении.

К высшим грибам относятся шляпочные грибы. Для них характерен многоклеточный мцелий, который развивается в почве, а на поверхности образуются плодовые тела, состоящие из шляпки и ножки. В шляпках созревают споры. Шляпочные грибы бывают пластинчатые и трубчатые.

- пластинчатые (нижний слой шляпки образован радиально располо­женными пластинками): сыроежки, лисички, шампиньоны, бледная поганка, мухомор;

- трубчатые (на нижней стороне шляпки имеются многочисленные тру­бочки): белый гриб, подберезовик, подосиновик.

В трубочках и на пластинках созревают споры гриба.

Часто мицелий гриба образует микоризу (грибокорень), прорастая гифами 
в корни растений. Растение снабжает гриб органическими 
питательными веществами, а гриб обеспечивает 
минеральное питание растения. Такое взаимовыгодное 
сожительство называется симбиозом. Многие шляпочные
 грибы съедобны, но среди них есть и ядовитые.
 

По способу питания грибы делят на сапрофитов и паразитов.

Грибы-сапрофиты питаются отмершими организмами, органическими остатками, пищевыми продуктами, созревшими плодами, вызывая их гниение и распад: мукор, пеницилл, аспергилл, большинство шляпочных грибов.

Грибы-паразиты поселяются на живых организмах (растениях и живот­ных), разрушая их, вызывая заболевания и иногда приводя к гибели.

Фитофтора - опасный вредитель картофеля и томатов, поражает ботву и клубни картофеля, плоды томата, отчего они чернеют и отмирают.

Головня и спорынья - паразиты хлебных злаков.

Сферотека вызывает мучнистую росу у крыжовника, смородины.

Многие низшие грибы являются возбудителями заболеваний человека и животных (стригущий лишай, парша, микозы). Трутовики поражают деревья, повреждают древесину, чем наносят большой вред лесному хозяйству.

Грибы наряду с бактериями играют важную роль в круговороте веществ в биосфере. Они разлагают органические вещества, минерализуют их, участву­ют в образовании плодородного слоя почвы - гумуса. Велико значение грибов и в жизни человека. Кроме использования в пищу из грибов получают лекар­ственные препараты - антибиотики (пенициллин), витамины, ростовые веще­ства растений (гиббереллин), ферменты.

4. Царство растения. Водоросли

Водоросли - это низшие водные или полуводные растения, обитающие в воде или увлажненных участках. Вместе с мелкими животными они образуют океанский планктон, служат главным источником питания рыб (фитопланктон).

В мире насчитывается около 20 тыс. видов. Обитают как в пресной, так и в соленой воде, при температурах кипения и замерзания воды.

Водоросли могут быть одноклеточные (хлорелла) и многоклеточные (спирогира). Все клетки имеют хроматофоры, содержащие пигменты. Основ­ной пигмент - хлорофилл содержат хроматофоры, называемые хлоропластами. Каждая группа водорослей имеет свой пигмент и строение.

Тело многоклеточных водорослей называется слоевищем, может иметь ризоиды, которыми она прикрепляется к субстрату. Всасывающую функцию ризоиды не выполняют.

Размножение. В природе водоросли размножаются тремя способами. Каждый из них имеет свои особенности.

1.      Водоросли размножаются вегетативно. Это такой способ размножения, при котором взрослая особь делится надвое или, например, происходит отделение почки от материнского тела. Затем вновь образованные клетки делятся на две и четыре клетки, из которых впоследствии вырастает взрослая водоросль.

2.      Бесполое размножение. Деление пополам у одноклеточных.  Многоклеточные водоросли размножаются спорами, которые образуются в специальных органах - спорангиях.

3.      Половое размножение. Заключается в слиянии двух клеток, гамет, в результате чего появляется зигота, которая впоследствии вырастает в новую особь или даёт зооспоры. Причём зиготы различных водорослей после своего образования ведут себя по-разному. У одних они впадают в период покоя, который может длиться до нескольких месяцев. А другие же прорастают сразу в новый слой или слоевища.

Водоросли относятся к 10 отделам из двух царств: 1) Сине-зелёные, 2) Красные, 3) Пирофитовые, 4) Золотистые, 5) Диатомовые, 6) Желто-зелёные, 7) Бурые, 8) Эвгленовые, 9) Зеленые и 10) Харовые. Первый отдел относится к царству Прокариот (бактерий), остальные - к царству Растений. 

1. Отдел Сине-зеленые водоросли, или Цианобактерии. Это древнейшие организмы, следы существования которых найдены в докембрийских отложениях, возраст их около 3 млрд. лет. Среди сине-зелёных водорослей есть одноклеточные формы, но большинство видов являются колониальными и нитчатыми организмами. Они отличаются от других водорослей тем, что в их клетках нет оформленного ядра, отсутствуют некоторые органоиды.

Окраска этих организмов чаще всего сине-зеленая. Однако в зависимости от количественного соотношения различных пигментов окраска может быть не только сине-зеленой, но также фиолетовой, красноватой, желтой, бледно-голубой или почти черной. 

Некоторые виды сине-зелёных водорослей являются компонентами лишайников. Они могут находиться в качестве симбионтов в тканях и органах высших растений. Их способность к фиксации атмосферного азота используется высшими растениями. Размножение сине-зелёных водорослей очень примитивно. Одноклеточные и многие колониальные формы размножаются только делением клеток пополам.

Сине-зелёные водоросли распространены по всему земному шару и встречаются в самых разнообразных условиях. Они способны существовать даже в крайних условиях обитания. Эти организмы выносят продолжительное затемнение и анаэробиоз, могут жить в пещерах, в разных почвах, в богатых сероводородом слоях природного ила, в термальных водах и др.  

Массовое развитие сине-зелёных водорослей в водоемах может иметь отрицательные последствия. Повышенная температура и загрязнение вод органическими веществами вызывают так называемое «цветение воды». Это делает воду непригодной для употребления человеком. Некоторые пресноводные цианобактерии токсичны для человека и животных. 

2. Отдел Красные водоросли (или Багрянки)
Красные водоросли (Багрянки) - многочисленная группа в основном морских обитателей. Их размеры варьируются от микроскопических до 1-2 м. Внешне красные водоросли очень разнообразны: есть нитевидные, пластинчатые, кораллоподобные формы, в разной степени рассеченные и разветвленные.
Красные водоросли кроме хлорофилла имеют другие пигменты, например, каротины. Различное сочетание этих пигментов определяет окраску водорослей - от ярко-красной до голубовато-зеленой и желтой.
Размножаются красные водоросли вегетативным, бесполым и половым путем.

Вегетативно размножаются лишь для наиболее низко организованных багрянок (одноклеточные и колониальные формы). У высокоорганизованных многоклеточных форм оторванные участки таллома погибают. Для бесполого размножения служат различного рода споры.
Половой процесс оогамный. На растении-гаметофите образуются мужские и женские половые клетки (гаметы), лишенные жгутиков. При оплодотворении женские гаметы не выходят в окружающую среду, а остаются на растении; мужские гаметы выбрасываются наружу и пассивно переносятся токами воды. 

Многие красные водоросли широко используются человеком, они съедобны и полезны. В пищевой и медицинской промышленности широко используется получаемый из разных видов багрянок (около 30) полисахарид агар. 

3. Отдел Пирофитовые водоросли (Динофитовые) – одноклеточные и нитчатые водоросли, совмещают в себе признаки растений и животных: у некоторых видов имеются щупальца, псевдоподии и стрекательные клетки; некоторые имеют характерный для животных тип питания, обеспечивающийся глоткой. У многих имеется стигма, или глазок. Клетки часто покрыты твердой оболочкой. Размножаются делением в подвижном или неподвижном состоянии (вегетативно), зооспорами и автоспорами. Половое размножение известно у немногих форм; оно проходит в виде слияния изогамет.
Пирофитовые водоросли - обычные обитатели загрязненных водоемов: прудов, отстойников, некоторых водохранилищ и озер. Многие образуют фитопланктон в морях. При неблагоприятных условиях образуют цисты с толстыми целлюлозными оболочками. 

4. Отдел Золотистые водоросли
Микроскопические или мелкие (до 2 см длины) организмы золотисто-желтого цвета, обитающие в соленых и пресных водоемах по всему земному шару. Имеются одноклеточные, колониальные и многоклеточные формы. Они содержат хлорофиллы, а также каротиноиды и фукоксантин. Большинство форм имеют 1-2 жгутика и в силу этого подвижны. Размножаются преимущественно бесполым путем - делением или зооспорами; половой процесс известен лишь у нескольких видов. Встречаются обычно в чистых пресных водах (кислые воды сфагновых болот), реже — в морях и в почвах. Типичные элементы фитопланктона. 

5. Отдел Диатомовые водоросли

Диатомовые водоросли - особая группа одноклеточных организмов, отличная от других водорослей. Клетки диатомеи покрыты панцирем из кремнезема. В клетке находятся вакуоли с клеточным соком. В центре расположено ядро. Хроматофоры крупные. Окраска их имеет различные - оттенки желто-бурого цвета, желтые, бурые. Размножаются диатомеи обычно делением клетки на две половинки.

Диатомовые могут обитать в водоемах, морях, в почвах, особенно влажных и заболоченных. Наряду с другими водорослями диатомеи могут вызывать «цветение» снега. Ими питаются многие рыбы, особенно молодь. 

Панцири диатомей, осаждаясь на дно в течение миллионов лет, формируют осадочную геологическую породу — диатомит. Он широко используется как строительный материал с высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами, в качестве фильтров в пищевой, химической, медицинской промышленности. 

6. Отдел желто-зеленые водоросли

В основном это обитатели пресных вод, реже встречаются в морях и на влажной почве. Среди них есть одноклеточные и многоклеточные формы, жгутиковые, колониальные, нитчатые и пластинчатые. Для них характерна желто-зеленая окраска, давшая название всей группе. Половое размножение, вегетативно размножаются делением; бесполое размножение осуществляется специализированными подвижными или неподвижными клетками

7. Отдел Бурые водоросли

Бурые водоросли - высокоорганизованные многоклеточные организмы, обитающие в морях. Самые крупные достигают нескольких десятков метров (до 60 м) длины. Однако есть одноклеточные. Форма слоевищ может быть очень многообразна. Окраска желтовато-бурая, придаваемая каротином и другими пигментами, маскирующими хлорофилл, поверхность слоевища скользкая.

У бурых водорослей встречаются все формы размножения: вегетативное, бесполое и половое. Вегетативное размножение происходит отделившимися частями слоевища. Бесполое размножение осуществляется при помощи зооспор (подвижных благодаря жгутикам спор). Присутствует и половой процесс

Бурые водоросли широко используются человеком. Из них получают альгинаты (соли альгиновой кислоты), применяемые как стабилизаторы растворов и суспензий в пищевой промышленности. Они используются при изготовлении пластмасс, смазочных материалов и т. д. Некоторые бурые водоросли (ламинарии, аларии и др.) используются в пищу. На берегу Черного моря растет цистозейра.

8. Отдел Эвгленовые водоросли

Это одноклеточные жгутиковые организмы, в основном обитатели пресных вод. У этих водорослей на свету происходит фотосинтез, а в темноте они переходят на гетеротрофное питание. Размножение этих водорослей происходит только за счет деления клетки. Митоз у них отличается от этого процесса в других группах организмов. 

9. Отдел Зеленые водоросли

Зеленые водоросли - самый крупный отдел. Для этих водорослей характерна чисто зеленая, как у высших растений, окраска, так как среди пигментов преобладает хлорофилл. Жесткие клеточные стенки зеленых водорослей образованы целлюлозой и пектиновыми веществами. Они могут быть одноклеточными, колониальными, многоклеточными. Размножение вегетативное, бесполое и половое.

Зеленые водоросли обитают чаще в пресных водоемах, однако немало солоноводных и морских форм, а также вневодных наземных и почвенных видов. К зеленым водорослям относятся вольвокс (колониальные жгутиковые одноклеточные), хламидомонады, улотрикс и спирогира.

10. Отдел Харовые водоросли

Это наиболее сложно устроенные водоросли: их тело дифференцировано на узлы и междоузлия, в узлах — мутовки коротких ветвей, напоминающих листья. Размер растений от 20-30 см до 1-2 м. Они образуют сплошные заросли в пресных или слабосоленых водоемах, прикрепляясь к грунту ризоидами. Внешне они напоминают высшие растения. Однако настоящего расчленения на корень, стебель и листья у этих водорослей нет. Представители – нителла, элодея канадская.

5. Царство растения. Лишайники

Лишайники - это своеобразная группа организмов, представляющая со­бой симбиоз гриба и одноклеточных водорослей или цианобактерий. Гриб обеспечивает защиту водоросли от высыхания и снабжает водой. А водоросли и цианобактерии в процессе фотосинтеза образуют органические вещества, которыми питается гриб.

Строение лишайников. Тело лишайника - слоевище (таллом) состоит из гифов гриба, среди которых находятся одноклеточные водоросли.

У лишайников в зависимости от анатомического строения различают два типа слоевищ:

1) гомеомерное слоевище, когда водоросли разбросаны по всей толщи слоевища;

2) гетеромерное слоевище, когда водоросли образуют в слоевище обособленный слой.

Более примитивным считается слоевище гомеомерного строения. Если рассмотреть поперечный срез такого слоевища под микроскопом, то хорошо видно, что оно образовано беспорядочными переплетениями гиф гриба, среди которых разбросаны отдельные клетки или нити водорослей. 

У гетеромерных лишайников поверхно­стный слой лишайника образован плотно сплетенными гифами, а нижний — более редкими. Среди редкой сетки гифов и располагаются зеленые водорос­ли.

Такое строение позволяет лишайникам поглощать из воздуха воду и пи­тательные вещества из почвы, что позволяет им существовать в са­мых неблагоприятных условиях, поселяться на голых скалах и камнях, коре деревьев, крышах домов. Их называют пионерами почв. Единственным необ­ходимым условием для жизни лишайников является чистота воздуха. Поэтому они служат индикаторами степени загрязнения атмосферы.

Размножаются лишайники тремя способами. Вегетативное размножение происходит частями слоевища.  Бесполое размножение осуществляется посредством спор, которые образуются внутри спорангиев или возникают открыто на концах особых выростов мицелия – конидиеносцев. Половое размножение представлено разными формами и заключается в формировании мужских и женских гамет и последующем их слиянии. 

Растут очень медленно. Продолжительность жизни 50-100 лет.

По внешнему виду лишайники делят на три группы:

1. Корковые лишайники (накипные)

Слоевище накипных лишайников имеет вид корочки, плотно сросшейся с субстратом. Толщина корочки очень различна. Она может быть весьма тонкой и иметь вид еле заметной накипи или порошкообразного налета; может быть толщиной 1 - 2 мм, а иногда бывает и довольно толстой, достигая в толщину половины сантиметра. Слоевища небольших размеров, их диаметр составляет всего несколько миллиметров или сантиметров, иногда может достигать и 20 - 30 см. Сливаясь друг с другом, образуют на каменистой поверхности скал или стволах деревьев крупные пятна, достигающие в диаметре нескольких десятков сантиметров.

Наиболее примитивный тип накипного слоевища (и вообще слоевища лишайников) - это слоевище в виде тонкого порошкообразного налета. Оно носит название лепрозного. Лепрозные слоевища очень просты по своему строению. Они состоят из скоплений отдельных комочков - клубочков водорослей, окруженных грибными гифами. Такие комочки легко отрываются и переносятся ветром или животными в другие места, где прикрепляются к субстрату и спустя некоторое время разрастаются в новые лепрозные слоевища.

Они могут расти на стволах деревьев, на мертвой древесине, на пнях, но чаще всего они растут на голых камнях. Пример: ризокарпон географический, графис письменный, леканора. Используют как биоиндикаторами, реагирующими на плохую экологию.

 2. Листоватые лишайники можно встретить на коре деревьев, почве, где нет травы. Слоевище листоватых лишайников имеет вид листовидной пластинки, горизонтально распростертой на субстрате. Наиболее простое слоевище листоватых лишайников имеет вид одной крупной округлой листовидной пластинки, достигающей в диаметре 10 - 20 см. Листоватые лишайники по сравнению с накипными являются значительно более высоко организованными формами. Слоевище не плотно прилегает к субстрату, крепится ризоидами.

Ксантория настенная - стенная золотнянка часто встречается на коре осины, на до­щатых заборах и крышах.

Пармелия - лишайник с крупными лопастями серо-голубого цвета, обита­ет на коре сосен и мертвых ветках ели.

Пельтигера - лишайник серо-зеленого цвета с черными прожилками сни­зу, растет на почве, деревьях в сырых местах.

Гипсогимния – растет на деревьях.

За счет высокого содержания различных полезных кислот эти уникальные организмы активно применяются в народной и официальной медицине. Препараты на их основе эффективны в борьбе с различными кожными заболеваниями, трофическими язвами, заболеваниями дыхательных путей. Основным лечебным компонентом считается усниновая кислота.

 3. Кустистые лишайники имеют сильно разветвленное слоевище. Рас­тут они преимущественно на почве, пнях, стволах деревьев. Крепятся к суб­страту лишь основанием.

Исландский мох – цетрария исландская, лишайник серо-желтого, зеленоватого цвета с сильно изогнутыми уз­кими выростами слоевища. Содержит много витамина С, используется от цинги на Севере.

Олений мох, или ягель (кладония), занимает большие пространства в тундре и служит основным кормом для северных оленей. Это изящные кустики, состоящие из тонких сильно ветвящихся стебельков. Высыхая, становится хрупким и хрус­тит под ногами. Растет также в сухих сосновых борах.

Бородач (уснея) образует длинные свисающие космы, поселяясь на деревьях во влажных лесах, чаще на елях.

Некоторые кустистые лишайники входят в основу противоспалительных и антибактериальных препаратов. Они широко используются в народной медицине при лечении гриппа, простуды и ряда желудочных заболеваний. 

Будучи автогетеротрофами, лишайники в процессе фотосинтеза создают органиче­ские вещества в местах, недоступных другим организмам. Одновременно они минерализуют органические вещества, тем самым участвуя в круговороте веществ в природе и играя важную роль в почвообразовании.