Реферат
на тему: "Низшие и высшие растения: водоросли, мохообразные и папортникообразные"
Содержание
Низшие и высшие растения
Систематика растений
Водоросли: их экология и значение
Мохообразные
Папоротникообразные
Растение – целостный организм
Низшие и высшие растения
Растения делят на две группы, или два подцарства: низшие растения и высшие. Низшими называют такие растения, вегетативное тело которых не расчленено на органы, а высшими – растения со специализированными вегетативными органами, состоящими из разных тканей.
Систематика растений
Разобраться в биоразнообразии позволяет наука систематика. Существует систематика растений, животных, грибов, бактерий.
Систематические категории. Систематика выделяет группы – систематические категории, которые объединяются по сходству.
Собственно, в обычной жизни человек тоже систематизирует. Так, чашка, стакан, сахарница объединяются в категорию "чайная посуда", а тарелка, вилка, столовая ложка – в категорию "столовая посуда". Обе категории объединяются в более широкую категорию "посуда". Вместе с мебелью посуда, например, может быть объединена в еще более широкую категорию "домашняя утварь" и т.д.
Биологические категории предполагают не только сходство, но и родство, т.е. общее происхождение.
Чем меньше ранг систематической категории, тем большее их число существует. Отделов растений известно всего 15-16, а видов – около 350 000. В одно семейство может входить 1000 родов. Известны роды в 2000-3000 видов. Но есть роды всего с одним видом и семейства с одним родом.
Вид – основная единица систематики. Называя какое-либо растение, мы подразумеваем, как правило, вид. Растения одного вида могут давать потомство, разные виды, как правило, не могут. Поэтому виды, обитающие в природе совместно, не скрещиваются и хорошо различаются. Каждый вид обязательно относится одновременно и ко всем остальным систематическим категориям. Например: осина относится к роду тополь, семейству ивовых, порядку ивоцветных, классу двудольных, к отделу цветковых растений.
Название вида состоит обычно из двух слов, причем первое слово обозначает род, а второе – собственно вид (например, береза бородавчатая, лютик едкий, смородина черная; исключение – осина, помидор, картофель).
В научных книгах названия обязательно пишутся и на латинском языке (что понятно ученым всего мира).
У культурных растений, в пределах одного вида, часто существует множество сортов. У домашней яблони, например, их несколько тысяч. Сорт – результат деятельности человека. Сорта в отличие от видов могут скрещиваться друг с другом.
Водоросли: их экология и значение
Общие особенности водорослей. Водоросли от других растительных организмов отличаются следующими признаками:
Водоросли, или низшие растения
Живут главным образом в воде.
Не имеют вегетативных органов.
Органы размножения одноклеточные.
Окраска разнообразна.
Высшие растения
Живут на суше (обитание в воде вторично).
Имеют вегетативные органы.
Органы размножения многоклеточные.
Листья всегда зеленые.
Водоросли могут быть одноклеточные и многоклеточные, иногда крупных размеров, до нескольких десятков метров. Они фотосинтезируют и имеют хлорофилл, но нередко и другие пигменты. Окраска водорослей может быть зеленая, желтоватая, бурая, красная. Клетка водорослей имеет те же части, что и у высших растений. Их фотосинтезирующие пластиды, от которых зависит окраска, называют хроматофора-ми. Размножаются водоросли вегетативным, бесполым и половым путем.
Зеленые водоросли, обитающие в пресных водоемах. Большинство зеленых водорослей живет в пресных водоемах, в морях их сравнительно немного. Существуют одноклеточные и многоклеточные водоросли.
Хламид о, монада и хлорелла. Мелкие одноклеточные водоросли. Их можно рассмотреть только при помощи микроскопа. Они имеют оболочку, ядро, цитоплазму, чашевидный хроматофор. Но отличаются существенными признаками.
Хламидомонада
Активно передвигается посредством жгутиков.
Имеется красный светочувствительный глазок.
Имеются пульсирующие вакуоли.
Бесполое размножение посредством подвижных спор со жгутиками – зооспор.
Половой процесс протекает при помощи двужгутиковых гамет.
Обитает в мелких пресных водоемах.
Хлорелла
Неподвижна.
Красный светочувствительный глазок отсутствует.
Пульсирующие вакуоли отсутствуют.
Бесполое размножение посредством неподвижных спор.
Половой процесс отсутствует.
Обитает в основном на сырой почве и стволах деревьев.
Спирогира. Самая обыкновенная нитчатая зеленая водоросль. Образует основную массу скользкой зеленой тины в прудах. Клетка имеет следующие части: оболочку, покрытую слизью; крупное ядро с ядрышком (хорошо заметное под микроскопом); цитоплазму; хроматофор в виде одной или нескольких лент, расположенных по спирали; вакуоль, занимающую большую часть клетки.
Вегетативное размножение у спирогиры происходит простым разрывом нитей. Споры бесполого размножения отсутствуют. Половой процесс – конъюгация, т.е. слияние обычных вегетативных клеток, а не особых гамет. Этапы конъюгации:
1 –
две нити располагаются параллельно;
2 –
противолежащие клетки дают выросты навстречу друг другу, так что образуется подобие лестницы;
3 –
оболочки на концах отростков растворяются;
4 –
содержимое одной из клеток перетекает в клетку напротив и сливается с ее содержимым, в результате чего образуется зигота.
Кладофора представляет собой не слизистые на ощупь ветвящиеся нити, прикрепленные к субстрату. Хроматофор – в виде сеточки. Каждая клетка имеет много ядер (это встречается иногда у водорослей, но никогда – у высших растений). Бесполое и половое размножение происходит примерно как у хламидомонады.
Таким образом, признаки четырех родов зеленых водорослей таковы:
Водоросли
Места обитания
Жизненная форма
Хроматофор
Хламидомонада
Пресные водоемы
Одноклеточная
Чашевидный
Хлорелла
Пресные водоемы и почва
Одноклеточная
Чашевидный
Спирогира
Пресные водоемы
Нитчатая
Спиралевидный
Кладофора
Пресные водоемы
Нитчатая ветвящаяся
Сетчатый
Морские водоросли. Одни морские водоросли микроскопические, часто одноклеточные. Много их обитает в поверхностных слоях воды и составляют часть планктона. Другие обитают на дне, главным образом на камнях и подводных скалах, на сравнительно небольших глубинах (150 – 200 м), т.е. в основном в прибрежной полосе.
Водорослям необходим свет, поэтому на очень больших глубинах они существовать не могут. Их мало и там, где вода бедна питательными веществами. Основную массу донных водорослей составляют бурые и красные водоросли. Форма этих водорослей очень разнообразна: в виде кустиков, пластиночек, шнуров. Бурые водоросли окрашены в бурый, коричневый или почти черный цвета; красные – в розовый, ярко – или темно-красный. Бурые водоросли достигают самых крупных среди морских водорослей размеров. К ним относится, в частности, ламинария, или морская капуста.
Тело ламинарии (слоевище) напоминает длинный довольно узкий лист на черешке. Ко дну она прикрепляется выростами – ризоидами. Как и у других водорослей, ризоиды служат лишь для прикрепления: вода всасывается всей поверхностью. Ламинария достигает нескольких метров в длину. Внутреннее строение ее довольно сложное. У нее имеются даже ситовидные клетки, напоминающие ситовидные трубки высших растений. Но сосуды отсутствуют, поскольку у водорослей в них нет и надобности. У ламинарии образуются зооспоры, из которых вырастают микроскопические заростки с половыми органами. Так что цикл развития ламинарии несколько напоминает папоротники.
В прибрежной зоне наших северных морей обитает фукус, также бурая водоросль. Слоевище фукуса сильно рассечено на ремневидные доли. Оно гораздо мельче, чем у ламинарии (до 50 см длиной). Половые органы образуются в специальных вместилищах. Спор бесполого размножения нет. Значение морских водорослей в основном заключается в следующем:
планктонные водоросли играют большую роль в питании морских животных;
заросли донных водорослей дают приют рыбам и другим животным;
ламинарию и другие водоросли использует в пищу человек;
из бурых и красных водорослей получают йод и агар-агар;
хлорелла используется в космонавтике для восстановления нормального состава воздуха.
Мохообразные
Общие признаки. Мохообразные – растения, часто очень маленькие, сравнительно простого строения. В отличие от водорослей у них, как правило, имеются листья и стебли. Корни всегда отсутствуют; есть только ризоиды. Половые органы и спорангии многоклеточные. Цикл развития совершенно особенный – коробочки со спорангиями развиваются из зиготы непосредственно на растении.
Строение мохообразных. Зеленые, или бриевые, мхи. Последний эпитет удачнее, поскольку все мохообразные – зеленые растения.
Среди бриевых мхов один из самых крупных представителей – кукушкин лен. Его стебли достигают длины 20 см (для мхов это очень много). Стебель неветвящийся, густо покрыт узкими листьями, несколько напоминая настоящий лен (отсюда и название). Вместо корней – просто устроенные ризоиды, отходящие от нижней части стебля. Они служат как для прикрепления, так и для всасывания воды (в отличие от водорослей). По сравнению с водорослями бриевые мхи отличаются и сложным внутренним строением. Например, у кукушкина льна имеется подобие эпидермиса и проводящей ткани.
Кукушкин лен – двудомное растение: мужские и женские половые органы находятся на разных экземплярах, близ верхушки. Мужские половые органы – антеридии представляют собой мешочки, в них образуются сперматозоиды. Женские половые органы – архегоний похожи на колбочки с длинными шейками. Их стенка состоит из одного слоя клеток; в расширенной части колбочки находится яйцеклетка. Для оплодотворения необходимы дождь или роса. Тогда сперматозоиды могут попасть на архегоний и проникнуть через шейку к яйцеклетке. Из зиготы образуется коробочка на длинной ножке. Коробочка имеет крышечку и покрыта сверху колпачком. Внутри находится спорангий в виде муфты. В спорангии образуются споры, которые по созревании выпадают из коробочки. Для этого должна отпасть крышечка и разрушиться стенка спорангия. Ясно, что чем длиннее ножка, тем дальше могут рассыпаться споры. Спора прорастает, образуя тонкую зеленую нить. На нити появляются почки, из которых вырастают побеги мха.
Бриевые мхи очень распространены в природе. Их можно найти на болотах, лугах, пустынях. Особенно много их в тенистых лесах. Не все они похожи на кукушкин лен. У многих стебли сильно ветвятся, часто они стелющиеся. Немало мхов, у которых стебли не превышают 2-3 см. Различной формы могут быть и коробочки. Но жизненный цикл у всех одинаковый.
Торфяные, или сфагновые, мхи. Торфяные мхи растут на торфяных болотах, вместе с клюквой, голубикой и багульником. Лишь очень немногие растения уживаются с торфяными мхами. Они всегда возникают в массе, образуя сплошной ковер. Стебель сфагновых мхов ветвится, образуя веточки трех типов: одни отходят в стороны, другие свисают, прилегая к стеблю, третьи образуют подобие головки на верхушке. Листья очень мелкие (едва видны невооруженным глазом) и состоят из одного слоя клеток. Клетки встречаются двух типов: крупные водоносные, прозрачные, со спиральными утолщениями стенок и узкие хлорофиллоносные, зеленые. Каждая водоносная клетка окружена несколькими хлорофилл оносными клетками. Водоносные клетки могут очень быстро впитывать огромное количество воды (в 25 раз больше сухого веса) и столь же быстро ее терять. Благодаря такой особенности у сфагнума нет не только корней, но и ризоидов (они ему не нужны). Размножаются сфагновые мхи так же, как и бриевые.
Растения сфагнума нарастают сверху и отмирают снизу. Отмирающие нижние части вместе с другими растениями превращаются в торф. Последний образуется при неполном разложении частей растений (не хватает кислорода). Торф – ценное топливо. Однако во многих случаях осушение болот нежелательно. Во-первых, могут возникнуть изменения климата; во-вторых, на сфагновых болотах часто встречаются редкие растения. Целый ряд сфагновых болот получил сейчас статус памятников природы.
Папоротникообразные
Общие признаки. Папоротникообразные имеют корни и побеги (стебли с листьями). Размножаются они спорами. Половые органы образуются на особых мелких растеньицах – заростках.
Строение папоротников. Папоротники широко распространены. У них крупные, сильно рассеченные листья, отходящие от корневища. На корневище образуются и придаточные корни. Черешки покрыты буроватыми чешуйками. Верхушка молодых листьев свернута в улитку. В процессе роста улитка раскручивается, и лист растет верхушкой, как побег. За эту особенность листья папоротника называют иногда плосковетками.
Размножение папоротников. На нижней стороне листа (но не каждого) образуются спорангии, расположенные кучками и часто прикрытые покрывальцами или краем пластинки листа. Отдельный спорангий простым глазом увидеть трудно. Его строение идеально приспособлено для разбрасывания спор. По форме он похож на двояковыпуклую линзу. Стенки спорангия состоят из одного слоя клеток. Все они тонкостенные, за исключением клеток, расположенных по гребню (кольцо). У этих клеток утолщены внутренняя и боковые стенки. Важно, что кольцо занимает не весь гребень, а 2/3 его, стало быть, остается тонкостенная часть гребня. При созревании спор стенка спорангия разрывается, а кольцо, подобно пружине, разбрасывает споры. Из споры вырастает крошечное растеньице, в виде сердцевидной, прижатой к земле пластиночки. Это – заросток. У него есть ризоиды; на нижней стороне образуются антеридии и архегонии. Оплодотворение происходит как и у мохообразных. Из зиготы развивается зародыш, а потом и молодое растение папоротника.
Разнообразие папоротников. Папоротники – преимущественно лесные растения. Особенно много их во влажных лесах тропиков. Большинство их имеет сильно рассеченные листья, часто очень крупных размеров. Но есть немало папоротников и с цельными листьями. Некоторые представляют собой лианы с вьющимися стеблями или листьями, есть напоминающие деревья, со стволами 10 м и более высотой. Особенно много среди папоротников эпифитов, поселяющихся на стволах и ветвях деревьев. В умеренных широтах папоротников немного. Обычны у нас мужской папоротник, женский папоротник (названия восходят к глубокой древности, когда еще было неизвестно, как размножаются папоротники), орляк, страусопер и некоторые другие.
Хвощи и плауны. Это также многолетние травянистые споровые растения.
Их особенности в сравнении с папоротниками следующие:
Папоротникообразные
Листья
Спороносные колоски
Спорангии
Место обитания
Папоротники
Крупные,
часто рассеченные
Отсутствуют
Во множестве на
нижней стороне листа
Главным образом в лесах
Хвощи
Цельные,
мелкие,
сросшиеся в мутовках
Имеются
Несколько на столикообразных
спороносных листьях
На лугах, по-
лях, в лесах, болотах
Плауны
Цельные,
мелкие,
густо покрывающие стебли, очередные
Имеются
Спорангии на
верхней
стороне спороносного листа
Главным образом в лесах
Былой расцвет папоротникообразных. В группе папоротникообразных насчитывается 13 000 видов. Примерно 300 млн лет назад на Земле еще не было цветковых растений. Уже появились голосеменные, но особенно большую роль играли папоротникообразные. Многие из них были настоящие деревья, с камбием, достигавшие высоты 40 м, их стволы иногда были не меньше 1 м в диаметре. Некоторые напоминали хвощи, увеличенные до гигантских размеров, другие – плауны. Травы также были представлены исключительно папоротникообразными и мохообразными. Климат был теплый и влажный, а освещение – менее интенсивное, чем сейчас. Леса часто были заболочены, погибая, деревья падали в воду, заносились илом. Постепенно стволы спрессовывались и без доступа кислорода превращались в каменный уголь – прекрасное топливо.
Растение – целостный организм
Органы растения – и вегетативные, и генеративные – находятся в сложной взаимосвязи, обеспечивая жизнь единого организма. Корни поглощают из почвы воду и минеральные соли, которые нужны для нормального существования всех живых клеток. В корнях образуются органические вещества: аминокислоты, витамины, гормоны, ферменты и другие соединения, без которых невозможна жизнь организма. Некоторые из них идут на образование в листьях хлорофилла. Без хлорофилла не происходит процесс фотосинтеза. Для фотосинтеза необходима вода, которая также поступает к зеленым клеткам листа из корней.
Большое количество воды испаряется надземными органами, и тем самым растение предохраняет себя от перегрева. Воду к побегам подают корни.
В свою очередь, в клетках корней синтез разнообразных жизненно важных соединений возможен при поступлении в них органических веществ из листьев. Только в клетках с хлоропластами образуются органические вещества из неорганических – воды и углекислого газа. Продукты фотосинтеза необходимы корням для их роста и ветвления.
Таким образом, только при тесной взаимосвязи между надземными и подземными вегетативными органами возможна жизнь организма.
Цветение, созревание плодов и семян также невозможно без обеспечения генеративных органов всеми необходимыми им веществами. Эти вещества им поставляют вегетативные органы.
В свою очередь, генеративные органы оказывают влияние на жизнедеятельность вегетативных органов. Так, работа корней зависит не только от органов воздушного питания, листьев, но и генеративных органов. В опытах было показано, что удаление завязей из ряда цветков пшеницы или затенение колосьев приводило к заметному уменьшению поступления азота из корней в надземную часть растения.
Приведенные примеры свидетельствуют о том, что растительный организм – это единая и целостная система. В этой системе функции поделены между отдельными органами, но деятельность их тесно взаимосвязана.