Шпаргалка по "Ботанике"

 

10. Общая  характеристика плауновидных. Жизненные циклы равноспоровых

Lycopodiophyta (Отдел Плауновидные)

Тип споровых растений. Объединяет как  древесные, так и травянистые  формы; часть из последних ведет водный образ жизни. Девон - ныне, расцвет в карбоне. Плауновидные представляют собой самую древнюю группу из числа ныне живущих высших растений ; род плаун (Lycopodium) , известный еще с верхнего девона , является поистине живым ископаемым. В палеозое плауновидные совместно с папоротникообразными и членистыми и некоторыми голосеменными занимали господствующее положение в растительном покрове Земли. В мезозое они начинают постепенно уступать голосеменным и в настоящее время представляют собой угасающую группу, насчитывающую 1000 видов.

Если в каменноугольном периоде  наряду с травянистыми были широко распространены древесные плауновидные, то до настоящего времени сохранились только травянистые формы. Все плауновидные имеют олиственные побеги и весьма своеобразные корни.

Наиболее характерной особенностью плауновидных является микрофилия , под которой понимаются относительно мелкие размеры листьев, анатомо-морфологическая простота и их энационное происхождение. Листья плауновидных имеют цельную листовую пластинку и несколько расширенное основание, иногда в виде подушечки. У некоторых плауновидных на расширенном основании листа формируются выросты в виде язычка ( лигулы ). В лист входит одна неветвящаяся жилка , которая лишь у единичных палеозойских видов на вершине дихотомически разветвлялась. Первые листья молодого растения не имеют жилок. В ходе онтогенеза лист развивается из одной поверхностной клетки стебля. Все это указывает на то, что в ходе филогенеза листья плауновидных возникли как поверхностные выросты, или энации , на осевых органах, что делает их среди прочих высших растений уникальными. Некоторые авторы энационные листья плауновидных называют филлоидами , т.е. трактуют их как листоподобные органы.

Для плауновидных, как и для всех прочих споровых растений , характерно отсутствие главного корня; все корни занимают на побегах боковое положение. Уникальность плауновидных заключается в том, что и побеги, и корни обладают самым древним - дихотомическим типом ветвления.

Спорангии плауновидных формируются  на верхней стороне спорофиллов , которые у подавляющего числа видов образуют специализированные спороносные побеги - стробилы в виде колосков.

Плауновидные объединяют как равноспоровые, так и разноспоровые растения.

Подводя итог характеристике отдела плауновидных, следует подчеркнуть своеобразие этой группы, проявляющееся:

- в уникальности листьев энационного  происхождения; 

- в особенности корней плаунов,  возникающих в апексе стеблей; 

- в различных путях формирования  жизненных форм.

От первично травянистых дрепанофикусовых эволюция пошла по двум направлениям к современным травянистым формам плауновых и селягинелловых и  к древесным уникальным формам порядка  лепидодендровых . Одни, сугубо специализированные формы, вымерли в палеозое , а другие, пройдя путь редукции вегетативного тела, сформировали вторично травянистые формы порядка полушниковых .

В своем происхождении плауновидные связаны, безусловно, с риниофитовыми ; один из наиболее древних род астероксилон долгое время относили к риниофитам. Дальнейшая эволюция плауновидных пошла по нескольким направлениям.

Жизненный цикл равноспоровых плауновидных на примере плауна булавовидного (Lycopodium clctvatum)

Спорофит плауна (2 n) имеет органы бесполого размножения спорангии, расположенные на спорофиллах, собранных  в стробилы. В спорангии происходит мейоз, где из материнских клеток спор (2 n) формируются тетрады спор (n), это начало гаметофазы. Спора  имеет 2 оболочки (экзину и интину) и  апертуру - трехлучевой рубец, через  который происходит прорастание  гаметофита. Из спор в почве образуется многоклеточный сердцевидной формы  гаметофит, который может питаться только сапрофитно с помощью грибов. Он развивается в течение 6-15 лет. На нем формируются антеридии  и архегонии, причем антеридии созревают  первыми.

Процесс оплодотворения происходит при  наличии ка-пелько-жидкой воды. С  образованием зиготы начинается фаза спорофита. При первом делении зиготы одна клетка дает подвесок, вторая - зародышевая. Из неё при следующем делении  образуется гаустория и зародыш. Первые этапы, развития молодого проростка  проходят на гаметофите, пока первые листья не достигнут, поверхности почвы и спорофит не начнет образовывать питательные вещества сам.

 

11. Жизненные  циклы разноспоровых плауновидных.

Жизненный цикл разноспоровых плауновидных на примере селягинеллы {Sehginelh sp.)

Спорофит селягинеллы (2 n) имеет  два типа листьев: боковые и спинные, ризофоры (видоизменения стебля, несущие  придаточные корни), несет стробил  с микро- и мегаспорангиями. Спорофиллы снабжены язычком, это отличительный  признак всего класса (он есть и  на вегетативных листьях). После мейоза формируются мега- (как правило, их 4) и микроспоры (много) (n). Внутри их в результате митоза проходят первые стадии развития мужского и женского гаметофитов (n). Развитие гаметофитов проходит вне материнского растения, но иногда этот процесс начинается уже внутри спорангиев. Оба гаметофита не покидают оболочки спор. Мужской гаметофит состоит из одной вегетативной клетки (проталлиальной) и антеридия, имеющего стенку (из 8 клеток) и спермато-генную ткань. Впоследствии из неё формируются двужгутиковые сперматозоиды. Они выходят из микроспоры после разрыва её стенок. Женский гаметофит значительно крупнее, многоклеточный и разрывает оболочку мегаспоры на ранних этапах развития, в верхней части его формируются архегонии, здесь же происходит процесс оплодотворения и образования зиготы. Зародыш некоторое время питается за счет гаметофита, но постепенно переходит к самостоятельному питанию.

 

12. Общая  характеристика хвощевидных. Жизненный цикл хвощевидных.

Equisetophyta (отдел Хвощевидные)

Древовидные и травянистые виды.

Для современных хвощей характерны весьма своеобразные листья - их листовые пластинки сильно редуцированы до небольших темных, иногда зеленых или бесцветных зубчиков, а хорошо выраженные влагалища срослись в общее пленчатое влагалище. Оно плотно охватывает стебель и осуществляет защиту нижних меристематических тканей. Однако эта мелколистность не имеет ничего общего c микрофилией плауновых . Палеоботанический материал показывает, что у вымерших палеозойских и мезозойских членистых листья были чрезвычайно разнообразны - от нитевидных, многократно дихотомически разветвленных до плоских лопастных и цельных, причем они имели систему дихотомически ветвящихся жилок. Этот материал свидетельствует о том, что простые мелкие листья хвощей возникли в результате сильной редукции и слияния системы вегетативных теломов , т.е. имеют исходное синтеломное происхождение.

Для репродуктивных органов членистых  характерно наличие стробилов в  виде колосков, и лишь у некоторых  палеозойских видов - спороносных зон. У современных хвощей спорангиофоры (т.е. органы, несущие спорангии ) имеют щитковую форму, а у древних вымерших членистых они имели самую разнообразную форму, кроме листовидной. Подавляющее большинство членистых - равноспоровые растения и лишь немногочисленные вымершие виды были разноспоровыми.

Отдел членистые, или хвощевидные, включает 2 класса, эволюция которых  шла, по-видимому, независимыми, параллельными  путями - класс сфенофилловые, или  клинолистовые , и класс хвощевые . Относимые ранее к членистым девонские гиениевые - протогиения (Protohyenia) , гиения (Нуеnia) и каламофитон (Calamophyton) в настоящее время рассматриваются палеоботаниками как древние кладоксилеевые папоротники . У каламофитона описанные ранее узлы членистого побега оказались просто поперечными трещинами в породе. Анатомическое строение гиении пока неизвестно, а спороносные органы обоих видов резко отличаются от спорангиофоров девонских членистых.

Завершая характеристику отдела членистых, еще раз следует подчеркнуть следующее:

- Эта группа, имевшая расцвет  в палеозое и мезозое , дошла до настоящего времени в количестве одного рода хвоща. Однако благодаря ряду биологических особенностей корней и побегов, развитие которых корректируется условиями жизни, этот род имеет большое географическое распространение и широкую экологическую амплитуду. Наличие многоярусных корневищ с системой боковых корней двух типов позволяет растению не только захватывать новые территории, но и прочно удерживать их.

- Своеобразие хвощей заключается  в наличии листьев синтеломного  происхождения, которые в ходе  эволюции подверглись значительной  редукции.

- Для хвощей характерно формирование  боковых (но не придаточных)  корней, закладывающихся в апикальной  меристеме молодого побега.

- Спорангиофоры никогда не проходили  стадию плоских органов - спорофиллов.

Жизненный цикл хвощевидных  на примере хвоща полевого {Equisetum arvense).

На спорофите хвоща (2 n) формируется  стробил. Он состоит из оси и спорангиофоров. В спорангии после процесса мейоза образуются одинаковые споры (n) и начинается стадия гаметофита. Споры имеют три  оболочки (перину, экзину, интину), причем наружная оболочка превращается в элатеры. Из спор после нескольких митотических делений образуется гаметофит (n), который в зависимости от количества питательных веществ в почве может быть мужским, женским или обоеполым. В мужском половом органе (антеридии) формируются многожгутиковые сперматозоиды (n), в женском (архегонии) - яйцеклетка (n). Процесс оплодотворения происходит при наличии воды, которая переносит сперматозоид к яйцеклетке. При их слиянии образуется зигота (2 n) и снова начинается фаза спорофита. Из зародыша, формирующегося на гаметофите, появляется молодой хвощ.

 

13. Общая  характеристика и систематика  папоротниковидных.

Отдел Папоротникообразные (Polypodiophyta)

+Класс Кладоксилеевые (Cladoxylopsida)

+Класс Зигоптериевые (Zygopteridopsida)

Класс Ужовниковые (Ophioglossopsida)

Класс Мараттиевые (Marattiopsida)

Класс Полиподиевые (Polypodiopsida)  

Подкласс Полиподиевые, или настоящие  папоротники (Polypodiidae)

Порядок Осмундовые (Osmundiales)

Порядок Схизейные(Schizaeales)

Порядок Полиподиевые (Polypodiales)

Порядок Циатейные(Cyatheales)

Подкласс Марсилеевые (Marsileidaea)

Порядок Марсилеевые (Marsileales)

Подкласс Сальвиниевые (Salviniidae)

Порядок Сальвиниевые (Salviniales)

Папоротниковидные, или папоротники, возникли в девонский период, а  уже в карбоне их древовидные  формы наравне с другими высшими  споровыми растениями составляли обширные влажные леса, остатки которых  образовали залежи каменного угля, К настоящему времени сохранилось  примерно 12 тыс. видов папоротников, распространенных преимущественно  в тропиках и субтропиках, а также  в умеренных областях земного  шара, включая пустынные районы. Папоротники умеренной зоны Северного полушария растут в сырых тенистых лесах, по кустарникам, лесным оврагам, сырым лугам, некоторые виды встречаются в сухих сосновых лесах (например, орляк обыкновенный).

 Большинство современных представителей  этого отдела — наземные многолетние  растения, однако есть и водные  формы (например, реликтовый вид  однолетняя сальвиния плавающая,  занесенная в Красную книгу  Республики Беларусь).

 В тропических лесах встречаются  древовидные папоротники высотой  20—25 м и диаметром ствола до 0,5 м, а также немало лиановидных  форм и эпифитов, растущих на  стволах и ветвях деревьев.

 Листья папоротников (часто  их называют вайями) крупные с  перисто-рассеченной листовой пластинкой  и хорошо развитой проводящей  системой. Общий черешок листа  прикрепляется к подземному стеблю, представляющему собой корневище.  Корни у папоротников придаточные,  а листья, возникшие в результате  уплощения крупных ветвей, растут, своей верхушкой образуя характерную  разворачивающуюся «улитку». Длина  листьев может колебаться от 1—2мм  до 10м. 

 У некоторых папоротников (например, у страусника) листья дифференцированы  на стерильные (фотосинтезирующие)  и фертильные (несущие спорангии). Однако у большинства представителей  листья выполняют не только  функцию фотосинтеза, но и спорообразования. На их нижней стороне летом  образуются спорангии, расположенные  одиночно или группами — сорусами. Сорусы, имеющие вид буроватых  бугорков, прикрыты особым выростом  листа — индузием, или покрывальцем.

 При созревании спорангии  вскрываются, и споры высыпаются, подхватываются и переносятся  ветром на огромные расстояния  от материнского организма. В  благоприятных условиях они прорастают  в заростки (гаметофиты).

 Большинство папоротников —  равноспоровые растения; из одинаковых  спор развиваются обоеполые гаметофиты (заростки). Они зеленые, мелкие, не  более 0,5 см в поперечнике, разные  по форме (пластинчатые, сердцевидные, нитчатые и др.), питаются самостоятельно. К почве гаметофит прикреплен  ризоидами. На нижней стороне  заростка образуются архегонии  (с яйцеклеткой) и антеридии,  в которых формируются сперматозоиды.  Оплодотворение происходит только  при наличии воды, обеспечивающей  активное движение сперматозоидов  к архегонию. Оплодотворенная  яйцеклетка (зигота) дает начало  диплоидному зародышу, развивающемуся  во взрослое растение.

Папоротниковидные являются важными компонентами многих растительных сообществ, особенно тропических и субтропических лесов. Некоторые папоротники (например, нефролепис, адиантум, асплениум и др.) используются как декоративные растения. Они малотребовательны к условиям выращивания и хорошо растут в помещениях.